RU2482133C2 - Chitosan composition - Google Patents

Chitosan composition Download PDF

Info

Publication number
RU2482133C2
RU2482133C2 RU2010117016/13A RU2010117016A RU2482133C2 RU 2482133 C2 RU2482133 C2 RU 2482133C2 RU 2010117016/13 A RU2010117016/13 A RU 2010117016/13A RU 2010117016 A RU2010117016 A RU 2010117016A RU 2482133 C2 RU2482133 C2 RU 2482133C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chitosan
hydrogel
crosslinking
deacetylation
solution
Prior art date
Application number
RU2010117016/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010117016A (en
Inventor
Матс АНДЕРССОН
Original Assignee
Вискогель АБ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вискогель АБ filed Critical Вискогель АБ
Publication of RU2010117016A publication Critical patent/RU2010117016A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2482133C2 publication Critical patent/RU2482133C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0024Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
    • C08B37/00272-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
    • C08B37/003Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/56Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule
    • A61K47/61Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule the organic macromolecular compound being a polysaccharide or a derivative thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6903Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being semi-solid, e.g. an ointment, a gel, a hydrogel or a solidifying gel
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/02Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by the carrier, i.e. characterised by the agent or material covalently linked or complexing the radioactive nucleus
    • A61K51/04Organic compounds
    • A61K51/06Macromolecular compounds, carriers being organic macromolecular compounds, i.e. organic oligomeric, polymeric, dendrimeric molecules
    • A61K51/065Macromolecular compounds, carriers being organic macromolecular compounds, i.e. organic oligomeric, polymeric, dendrimeric molecules conjugates with carriers being macromolecules
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K51/00Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo
    • A61K51/12Preparations containing radioactive substances for use in therapy or testing in vivo characterised by a special physical form, e.g. emulsion, microcapsules, liposomes, characterized by a special physical form, e.g. emulsions, dispersions, microcapsules
    • A61K51/1213Semi-solid forms, gels, hydrogels, ointments, fats and waxes that are solid at room temperature
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/06Ointments; Bases therefor; Other semi-solid forms, e.g. creams, sticks, gels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1605Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/1629Organic macromolecular compounds
    • A61K9/1652Polysaccharides, e.g. alginate, cellulose derivatives; Cyclodextrin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/20Polysaccharides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52Hydrogels or hydrocolloids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P13/00Drugs for disorders of the urinary system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00Drugs for immunological or allergic disorders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00Drugs for immunological or allergic disorders
    • A61P37/02Immunomodulators
    • A61P37/04Immunostimulants
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00

Abstract

FIELD: medicine, pharmaceutics.
SUBSTANCE: present invention refers to a crossed-linked chitosan composition. The composition contains chitosan with a degree of deacetylation 30-75% and a cross-linking agent. Chitosan is randomly deacetylated. The molar ratio of the cross-linking agent to chitosan makes 0.2:1 or less at a number of functional groups in the cross-linking agent and a number of deacetylated amino groups in chitosan. The invention also represents chitosan hydrogel made of the specified composition, a method for preparing it and the versions of using it.
EFFECT: invention provides higher bioavailability of the active ingredient and ensures that hydrogel has storage-stability of the visco-elastic properties of a plastic solid.
15 cl, 1 dwg, 18 ex

Description

Данное изобретение относится к хитозановой композиции, и особенно к хитозановым гелям, изготовленным из хитозана с низкой степенью деацетилирования и ковалентно сшитым при pH в диапазоне 6-10.This invention relates to a chitosan composition, and especially to chitosan gels made from chitosan with a low degree of deacetylation and covalently crosslinked at a pH in the range of 6-10.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Настоящее изобретение относится к биосовместимым композициям полисахаридного геля, и в частности композициям хитозана в вакцинах, для доставки лекарственных средств, наращивания ткани, культивирования клеток, инкапсулирования жизнеспособных клеток, косметического использования, ортопедического использования, использования в качестве биоматериалов, устройств для заживления ран, загустителя и добавки в пищевой промышленности, применение в качестве клеев, смазывающих веществ, жидкостей для сверления и вспомогательных жидкостей. Гели получают с помощью ковалентно сшитых хитозановых гелей с низкой степенью деацетилирования. Путем подбора хитозанов с определенными степенями деацетилирования и используя эффективные условия сшивания могут быть получены гели с представляющими интерес и неожиданными биологическими и физическими свойствами. Они отличаются от других сшитых хитозановых гидрогелей, изготовленных из стандартного хитозана и с использованием типичных протоколов сшивания. Можно изготовить гели по изобретению, которые имеют очень низкую токсичность, и они могут быть изготовлены так, чтобы быстро разлагаться. Другая необычная особенность указанных гелей состоит в том, что они не осаждаются при воздействии нейтральных и щелочных условий. Они также обладают жесткостью, что позволяет дополнительную механическую переработку, например в инъецируемые, так называемые "дробленые гели", полезные в большом количестве применений.The present invention relates to biocompatible polysaccharide gel compositions, and in particular chitosan compositions in vaccines, for drug delivery, tissue extension, cell cultivation, encapsulation of viable cells, cosmetic use, orthopedic use, use as biomaterials, wound healing devices, thickener and additives in the food industry, use as adhesives, lubricants, drilling fluids and auxiliary fluids. Gels are prepared using covalently crosslinked chitosan gels with a low degree of deacetylation. By selecting chitosans with certain degrees of deacetylation and using effective crosslinking conditions, gels with interesting and unexpected biological and physical properties can be obtained. They differ from other crosslinked chitosan hydrogels made from standard chitosan and using typical crosslinking protocols. The gels of the invention can be made which have very low toxicity, and they can be made to decompose quickly. Another unusual feature of these gels is that they do not precipitate when exposed to neutral and alkaline conditions. They also have rigidity, which allows additional mechanical processing, for example, into injectable, so-called "crushed gels", useful in a large number of applications.

Гидрогель можно определить как коллоидный гель, в котором вода представляет собой дисперсионную среду. Гидрогели широко используют во многих сферах и в нескольких областях они превратились в многомиллиардные индустрии. Обычно гидрогели изготовляют из водорастворимых полимеров, которые или были выделены из природных источников, или получены синтезом или химическими модификациями природных полимеров. Такие полимеры выбирают по их физическим и биологическим свойствам и используют самостоятельно или в комбинациях, зависящих от требуемых свойств продукта. Некоторые полимеры имеют физические свойства, которые делают их подходящими для медицинского использования, в то время как другие используются в пищевой промышленности, механической обработке и обрабатывающей промышленности в качестве смазывающих веществ, жидкостей для сверления и вспомогательных жидкостей, в косметических средствах, применениях биоматериалов, в биотехнологии в качестве клеточных каркасов и так далее. Для разных применений требуются разные свойства полимеров и множество технических применений основаны на сортах необработанной массы, доступной с низкой стоимостью, в то время как для медицинского применения требуются высокоочищенные сорта, часто с высокой стоимостью. Иногда физические свойства полимерного раствора, такие как вязкость, являются главным интересующим параметром, в то время как в других применениях становятся более значимыми биологические и токсикологические свойства для их функционирования в предполагаемом применении.A hydrogel can be defined as a colloidal gel in which water is a dispersion medium. Hydrogels are widely used in many fields and in several areas they have become multi-billion dollar industries. Typically, hydrogels are made from water-soluble polymers that have either been isolated from natural sources or obtained by synthesis or chemical modifications of natural polymers. Such polymers are selected according to their physical and biological properties and are used alone or in combinations depending on the desired product properties. Some polymers have physical properties that make them suitable for medical use, while others are used in the food industry, machining and manufacturing industries as lubricants, drilling fluids and auxiliary fluids, in cosmetics, biomaterial applications, and biotechnology as cell frames and so on. Different applications require different polymer properties and many technical applications are based on varieties of unprocessed mass available at low cost, while medical applications require highly purified varieties, often at high cost. Sometimes the physical properties of the polymer solution, such as viscosity, are the main parameter of interest, while in other applications the biological and toxicological properties for their functioning in the intended application become more significant.

Некоторые полимеры используют для целей наполнения в композициях для наращивания тканей, где гели используют или самостоятельно или вместе с твердыми гранулами. В других применениях, например для заживления ран, доставки лекарственных средств, носителей для вакцин, требуются другие полимеры с другими свойствами для удовлетворения медицинских требований. В общем случае, такие свойства как вязкость, противомикробная активность, адгезивная способность или способность абсорбировать/удерживать воду, все являются свойствами, которые следует принимать во внимание. Способность удерживать воду и набухать имеют обычно большое значение в пищевых применениях, где полимер используют либо в качестве загустителя или в качестве улучшителя растворимости и стабилизатора других агентов. Существует широкий спектр полимеров, встречающихся в медицинских продуктах, как синтетических полимеров, так и полимеров натурального происхождения. Во многих применениях важно, чтобы полимеры распадались и выделялись, не вызывая нежелательных побочных эффектов. Несмотря на то, что способность к биоразложению не всегда является необходимой, хорошая биосовместимость является критической для предупреждения побочных реакций, таких как воспаление, иммунологические реакции или отторжение вещества. Таким образом, неудивительно, что встречающиеся в природе, нетоксичные полисахариды используют в медицинских продуктах, так как они обладают замечательными физическими свойствами в комбинации с представляющими интерес биологическими и медицинскими свойствами и обычно являются доступными с высокой степенью чистоты и по низкой цене. Обычно используемые полисахариды представляют собой, например, целлюлозу, альгинаты, хитозан, гиалуроновую кислоту, крахмал или их производные.Some polymers are used for filling purposes in tissue extension compositions where the gels are used either alone or together with hard granules. In other applications, for example for wound healing, drug delivery, vaccine carriers, other polymers with different properties are required to meet medical requirements. In general, properties such as viscosity, antimicrobial activity, adhesive ability or ability to absorb / retain water are all properties that should be taken into account. The ability to retain water and swell is usually of great importance in food applications where the polymer is used either as a thickener or as an solubility improver and stabilizer of other agents. There is a wide range of polymers found in medical products, both synthetic polymers and polymers of natural origin. In many applications, it is important that the polymers disintegrate and stand out without causing unwanted side effects. Although biodegradability is not always necessary, good biocompatibility is critical for preventing adverse reactions such as inflammation, immunological reactions, or substance rejection. Thus, it is not surprising that naturally-occurring non-toxic polysaccharides are used in medical products, since they have remarkable physical properties in combination with biological and medical properties of interest and are usually available with a high degree of purity and at a low price. Commonly used polysaccharides are, for example, cellulose, alginates, chitosan, hyaluronic acid, starch or derivatives thereof.

В медицине гели и мази используют, например, для доставки лекарственных средств, косметических целей, или для создания противомикробных барьеров, чтобы избежать инфекции. Гидрогели часто имеют нужную растворимость и биологические свойства и поэтому обнаруживаются в многочисленной группе продуктов. Образующие гель полисахариды, такие как гиалуроновая кислота, производные целлюлозы и подобное, становятся рентабельными промышленными областями. Гиалуроновая кислота является примером полимера, который можно было бы использовать сам по себе, так как он самопроизвольно образует гидрогели при использовании в низкоконцентрированных водных растворах при физиологическом pH. Другие полимеры, подобные целлюлозе, не могут быть использованы в таком качестве и должны быть химически модифицированы для приобретения желательных свойств. При получении гидрогелей из полисахаридов, обычный протокол включает растворение полимера в водном растворе в низких концентрациях, часто от 0,5 и до 3% (масс./масс.). Когда требуются более высокие вязкости, это может быть достигнуто или добавлением большего количества полимера к раствору, если позволяет растворимость, или сшиванием полимеров. Сшивание дает полимеры с более высокой молекулярной массой и, следовательно, более высокой вязкостью. Сшивание можно выполнять различными способами, используя ковалентные, ионные или гидрофобные стратегии, и доступным является большое количество подходов. В общем случае, когда продукт подобной реакции сшивания предназначен для медицинского использования, желательно обеспечить уровень сшивания как можно ниже, так как существует риск включения иммунологических реакций против линкера, и это может также негативно сказаться на биоразложении.In medicine, gels and ointments are used, for example, for drug delivery, cosmetic purposes, or to create antimicrobial barriers to avoid infection. Hydrogels often have the desired solubility and biological properties and therefore are found in a large group of products. Gel-forming polysaccharides, such as hyaluronic acid, cellulose derivatives and the like, are becoming cost-effective industries. Hyaluronic acid is an example of a polymer that could be used on its own, as it spontaneously forms hydrogels when used in low concentrated aqueous solutions at physiological pH. Other polymers like cellulose cannot be used as such and must be chemically modified to obtain the desired properties. When producing hydrogels from polysaccharides, the usual protocol involves dissolving the polymer in an aqueous solution at low concentrations, often from 0.5 to 3% (w / w). When higher viscosities are required, this can be achieved either by adding more polymer to the solution, if solubility allows, or by crosslinking the polymers. Crosslinking gives polymers with a higher molecular weight and therefore higher viscosity. Crosslinking can be performed in various ways using covalent, ionic or hydrophobic strategies, and a large number of approaches are available. In the general case, when the product of such a crosslinking reaction is intended for medical use, it is desirable to ensure the level of crosslinking as low as possible, since there is a risk of incorporating immunological reactions against the linker, and this may also negatively affect biodegradation.

Иммунология и аллергия. Иммунную систему можно разделить на врожденный и адаптивный иммунитет. Врожденный или неспецифический иммунитет представляет собой наследственную устойчивость, проявляемую особями, которые не были иммунизированы инфекцией или вакцинацией. Адаптивный или приобретенный иммунитет представляет собой тип иммунитета, при котором существует измененная реактивность по отношению к антигену, который стимулирует его, и который создает антиген-специфическую иммунологическую память. Иммунитет может быть активным, то есть следствием приобретенной инфекции или вакцинации, или может быть пассивным, то есть приобретенным при переносе антител. Пассивная вакцинация антителами имеет несколько недостатков: инъекция чужеродных веществ может вызывать иммунный ответ против инъецируемых антител. Моноклональные антитела должны быть инъецированы в большом количестве, что делает данную терапию очень дорогой. Лечение должно быть продолжительным, чтобы поддерживать их функцию. Чаще всего предпочтительной является активная вакцинация для индуцирования образования антител и иммунологической памяти. Большинство природных иммуногенов представляют собой белки с молекулярной массой более 5 кДа. Даже иммуногенные молекулы могут не создать нужный уровень иммунитета. Для увеличения интенсивности иммунного ответа иммуногены объединяют с адъювантами. Адъюванты представляют собой агенты, которые усиливают иммунный ответ, не образуя нежелательных антител против адъюванта. Если иммуноген все еще неспособен вызывать приемлемый иммунный ответ, его можно конъюгировать с носителем, который является более иммуногенным. Небольшие молекулы с молекулярной массой в диапазоне от 0,1 до 2 кДа, часто являются слишком маленькими, чтобы распознаваться иммунной системой, и вследствие этого неудобны для использования сами по себе в иммунизациях. Одним способом обойти это является связывание их ковалентно с более крупными молекулами-носителями. Вакцинация может быть пероральной, назальной, подкожной, подслизистой, сублингвальной или внутримышечной.Immunology and allergies. The immune system can be divided into innate and adaptive immunity. Congenital or nonspecific immunity is the hereditary resistance exhibited by individuals who have not been immunized with an infection or vaccination. Adaptive or acquired immunity is a type of immunity in which there is an altered reactivity to an antigen that stimulates it and which creates an antigen-specific immunological memory. The immunity can be active, that is, a consequence of an acquired infection or vaccination, or it can be passive, that is, acquired by transferring antibodies. Passive antibody vaccination has several drawbacks: injection of foreign substances can elicit an immune response against injected antibodies. Monoclonal antibodies must be injected in large quantities, which makes this therapy very expensive. Treatment should be long to maintain their function. Active vaccination is most often preferred to induce antibody production and immunological memory. Most natural immunogens are proteins with a molecular weight of more than 5 kDa. Even immunogenic molecules may not create the right level of immunity. To increase the intensity of the immune response, immunogens are combined with adjuvants. Adjuvants are agents that enhance the immune response without forming unwanted antibodies against the adjuvant. If the immunogen is still unable to elicit an acceptable immune response, it can be conjugated to a carrier that is more immunogenic. Small molecules with a molecular weight in the range of 0.1 to 2 kDa are often too small to be recognized by the immune system, and are therefore inconvenient for use on their own in immunizations. One way around this is to bind them covalently with larger carrier molecules. The vaccination can be oral, nasal, subcutaneous, submucous, sublingual or intramuscular.

Распознавание и разрушение чужеродных клеток с помощью Т- и NK-клеток называется клеточно-опосредованным иммунитетом (ТН1 иммунный ответ). Гуморальный иммунитет ассоциирован с В-клетками (ТН2 иммунный ответ). Сообщалось, что гидроксид алюминия избирательно активирует ТН2-клетки, в то время как полный адъювант Фрейнда активирует клетки ТН1. Доказано, что хитозан усиливает как гуморальный, так и клеточно-опосредованный иммунный ответ (Vaccine 3, стр.379-384, 1985).The recognition and destruction of foreign cells by T and NK cells is called cell-mediated immunity (TH1 immune response). Humoral immunity is associated with B cells (TH2 immune response). It has been reported that aluminum hydroxide selectively activates TH2 cells, while Freund's complete adjuvant activates TH1 cells. Chitosan has been proven to enhance both humoral and cell-mediated immune responses (Vaccine 3, pp. 379-384, 1985).

Врожденная иммунная система распознает широкий спектр патогенов без необходимости в предварительном тестировании. Главные клетки, ответственные за врожденный иммунитет, моноциты/макрофаги и нейтрофилы, фагоцитируют микробные патогены и инициируют врожденный, воспалительный и приобретенный иммунные ответы. Toll-подобные рецепторы (TLR) представляют собой семейство трансмембранных белков типа 1, вовлеченных в распознавание широкого диапазона микроорганизмов. Они играют главную роль во врожденной иммунной системе. TLR представляют собой тип образраспознающих рецепторов (PRR) и распознают молекулы, которые широко распространены в патогенах, но отличны от хозяйских молекул, в совокупности называемые патоген-ассоциированными молекулярными структурами (РАМР). Рецепторы макрофага также считаются образраспознающими рецепторами. Маннозный рецептор макрофага распознает гексозы с экваториально расположенными гидроксильными группами на атомах углерода С3 и С4, в положениях, дающих возможность распознавать маннозу, фруктозу, N-ацетилглюкозамин и глюкозу (Curr. Opin. Immunol. 10, 50-55, 1998).The innate immune system recognizes a wide range of pathogens without the need for preliminary testing. The main cells responsible for innate immunity, monocytes / macrophages and neutrophils, phagocytize microbial pathogens and initiate innate, inflammatory and acquired immune responses. Toll-like receptors (TLRs) are a family of type 1 transmembrane proteins involved in the recognition of a wide range of microorganisms. They play a major role in the innate immune system. TLRs are a type of image recognition receptor (PRR) and recognize molecules that are widely distributed in pathogens but different from host molecules, collectively called pathogen-associated molecular structures (RAMP). Macrophage receptors are also considered pattern-recognizing receptors. The macrophage mannose receptor recognizes hexoses with equatorially located hydroxyl groups on C 3 and C 4 carbon atoms in positions that enable recognition of mannose, fructose, N-acetylglucosamine and glucose (Curr. Opin. Immunol. 10, 50-55, 1998).

Аллергия является очень распространенным расстройством, поражающим приблизительно от одной четвертой до одной трети населения в развитых странах, например более 50 миллионов американцев страдает от аллергических заболеваний. Стратегия лечения, в целом чаще всего используемая в настоящее время, ставит целью эффекторные механизмы аллергии, например с помощью перорального приема антигистаминов или с помощью местных кортикостероидов. Лечение антигистаминами и кортикостероидами может быть эффективным в ослаблении симптомов аллергии, но их использование ведет к воздействию фармацевтического продукта на весь организм, и они могут вызывать неприятные или даже опасные побочные эффекты. Аллерген-специфическая иммунотерапия представляет собой единственное используемое лечение, целью которого являются лежащие в основе причины аллергии, и которое обеспечивает продолжительное ослабление симптома. Таким образом, ее можно считать единственным куративным лечением аллергического заболевания. Данное лечение может быть выполнено в виде подкожных инъекций или сублингвально. Проводимое путем инъецирования аллергенных экстрактов подкожно, оно оказывает задокументированный эффект, в то время как эффективность сублингвальной аллерген-специфической иммунотерапии в меньшей степени задокументирована.Allergy is a very common disorder, affecting approximately one fourth to one third of the population in developed countries, for example, more than 50 million Americans suffer from allergic diseases. The treatment strategy, which is generally the most commonly used at present, aims at the effector mechanisms of allergies, for example, by taking oral antihistamines or using local corticosteroids. Treatment with antihistamines and corticosteroids may be effective in alleviating the symptoms of allergies, but their use leads to the effects of the pharmaceutical product on the whole body, and they can cause unpleasant or even dangerous side effects. Allergen-specific immunotherapy is the only treatment used, the purpose of which is the underlying cause of the allergy, and which provides a lasting relief of the symptom. Thus, it can be considered the only curative treatment for an allergic disease. This treatment can be performed in the form of subcutaneous injections or sublingually. Carried out by injection of allergenic extracts subcutaneously, it has a documented effect, while the effectiveness of sublingual allergen-specific immunotherapy is less documented.

Аллергические заболевания, такие как астма и ринит, вызваны неадекватным иммунным ответом на другие безвредные антигены окружающей среды, то есть аллергены. Наиболее общая форма представляет собой иммуноглобулин (Ig) Е-опосредованную аллергию, характеризующуюся присутствием аллерген-специфического IgE. В настоящее время существует две основные стратегии лечения IgE-опосредованных аллергий, фармакологическая терапия и аллерген-специфическая иммунотерапия. Фармакологическое лечение включает обработку местными кортикостероидами, особенно в случае аллергической астмы и экземы. Однако 10-20% пациентов с аллергической астмой не реагируют на стероидное лечение. Другие общепринятые противоаллергические лекарственные средства нацелены на эффекторные механизмы IgE-опосредованной аллергии, например антигистамины, антилейкотриены и хромоны. Единственной радикальной терапией IgE-опосредованной аллергии, то есть единственным лечением, которое обеспечивает продолжительное ослабление симптомов, является аллерген-специфическая иммунотерапия (ASIT). Было доказано, что, в отличие от фармацевтического лечения, ASIT также уменьшает воспаление дыхательных путей и защищает от развития в хроническую астму (J Allergy Clin Immunol. 1998 102(4 Pt 1), 558-62). Лечение основано на повторном введении аллергена для индуцирования аллерген-специфической невосприимчивости. В настоящее время в ASIT широко используют аллергенные экстракты, полученные из природных источников и адсорбированные на гидроксид алюминия (квасцы). Квасцы задерживают высвобождение аллергена и действуют как адъювант. Однако существуют некоторые недостатки, связанные с использованием аллергенных экстрактов и квасцов. Многочисленные инъекции низких доз аллергена требуются в течение 3-5 лет. Чтобы решить такие проблемы как индукция новых сенсибилизаций и вредных побочных эффектов экстрактами, для использования в ASIT были предложены рекомбинантные аллергены (Adv Immunol. 2004; 82: 105-53, Nat Rev Immunol. 2006 Oct; 6(10):761-71). Рекомбинантные аллергены можно модифицировать разными способами с целью достижения более безопасных и более эффективных протоколов для ASIT. Примерами таких новых стратегий является создание так называемых гипоаллергенов, то есть аллергенов с пониженной способностью связывать IgE, но сохраняющих активность Т-клеток, вакцинация пептидами, производными от аллергена, или связывание аллергенов с иммуномодулирующими агентами, такими как иммуностимулирующие олигонуклеотиды, содержащие мотивы CpG (Nat Rev Immunol. 2006 Oct; 6(10): стр.761-71, Curr Opin Immunol. 2002 Dec; 14(6): стр.718-27). Известно, что квасцы вызывают гранулему в месте инъекции и стимулируют в основном Th2-ответы. Таким образом, существует потребность в альтернативных адъювантах для ASIT.Allergic diseases, such as asthma and rhinitis, are caused by an inadequate immune response to other harmless environmental antigens, i.e. allergens. The most common form is immunoglobulin (Ig) E-mediated allergy, characterized by the presence of allergen-specific IgE. Currently, there are two main strategies for the treatment of IgE-mediated allergies, pharmacological therapy and allergen-specific immunotherapy. Pharmacological treatment includes treatment with topical corticosteroids, especially in the case of allergic asthma and eczema. However, 10-20% of patients with allergic asthma do not respond to steroid treatment. Other common antiallergic drugs target the effector mechanisms of IgE-mediated allergies, such as antihistamines, antileukotrienes, and chromones. The only radical therapy for IgE-mediated allergy, that is, the only treatment that provides lasting relief of symptoms, is allergen-specific immunotherapy (ASIT). It has been proven that, unlike pharmaceutical treatments, ASIT also reduces airway inflammation and protects against the development of chronic asthma (J Allergy Clin Immunol. 1998 102 (4 Pt 1), 558-62). Treatment is based on repeated administration of an allergen to induce allergen-specific immunity. Currently, ASIT widely uses allergenic extracts obtained from natural sources and adsorbed on aluminum hydroxide (alum). Alum delays the release of the allergen and acts as an adjuvant. However, there are some disadvantages associated with the use of allergenic extracts and alum. Numerous injections of low doses of allergen are required for 3-5 years. To solve such problems as the induction of new sensitization and harmful side effects with extracts, recombinant allergens have been proposed for use in ASIT (Adv Immunol. 2004; 82: 105-53, Nat Rev Immunol. 2006 Oct; 6 (10): 761-71) . Recombinant allergens can be modified in various ways to achieve safer and more effective protocols for ASIT. Examples of such new strategies are the creation of so-called hypoallergens, i.e. allergens with reduced ability to bind IgE but retaining T-cell activity, vaccination with peptides derived from the allergen, or binding of allergens to immunomodulating agents such as immunostimulatory oligonucleotides containing CpG motifs (Nat Rev Immunol. 2006 Oct; 6 (10): pp. 761-71, Curr Opin Immunol. 2002 Dec; 14 (6): pp. 718-27). Alum is known to cause granuloma at the injection site and primarily stimulate Th2 responses. Thus, there is a need for alternative adjuvants for ASIT.

Адъюванты представляют собой вещества, которые усиливают способность антигена вызывать иммунный ответ. Хотя предпринимаются широкомасштабные усилия для разработки новых адъювантов для человеческих вакцин, единственным широко используемым адъювантом по-прежнему является гидроксид алюминия. Было доказано, что алюминиевые адъюванты могут вызывать гибель нейронов. Желательна разработка новых адъювантов с целью максимального повышения эффективности новых вакцин. Идеальный адъювант должен обеспечивать продолжительную экспрессию функционально активных антител, вызывать клеточно-опосредованный иммунитет и усиливать продуцирование Т- и В-лимфоцитов памяти с высокоспецифической иммунореактивностью против антигена. Он должен обеспечивать как немедленную защиту, так и защиту против будущих заражений антигеном. Кроме того, он должен быть биоразлагаемым, нетоксичным и не вызывать иммунный ответ, направленный против самого адъюванта.Adjuvants are substances that enhance the ability of an antigen to elicit an immune response. Although large-scale efforts are being made to develop new adjuvants for human vaccines, aluminum hydroxide is still the only widely used adjuvant. It has been proven that aluminum adjuvants can cause neuronal death. The development of new adjuvants is desirable in order to maximize the effectiveness of new vaccines. An ideal adjuvant should provide long-term expression of functionally active antibodies, induce cell-mediated immunity, and enhance the production of memory T and B lymphocytes with highly specific immunoreactivity against antigen. It should provide both immediate protection and protection against future antigen infections. In addition, it must be biodegradable, non-toxic and not induce an immune response directed against the adjuvant itself.

Вакцинации должны обеспечивать продолжительный эффект, быстрое продуцирование антител и высокие титры антител.Vaccinations should provide a lasting effect, rapid antibody production and high antibody titers.

Использование хитина и хитозана в качестве адъюванта упоминалось в патентах США 4372883 и 4814169. Использование хитозана в вакцинах в форме растворов, дисперсий, порошков или микросфер было описано в патентах США 5554388, 5744166 и WO 98/42374. Сшивание хитозана переключает иммунный ответ с ТН2 на смешанный ТН1/TH2-ответ. Использование хитозановых растворов, смешанных с антигенами для иммунизаций, показывает, что хитозан имеет одинаковую силу с неполным адъювантом Фрейнда и превосходит гидроксид алюминия (Vaccine 11, 2085-2094, 2007).The use of chitin and chitosan as an adjuvant is mentioned in US Pat. Nos. 4,372,883 and 4,814,169. The use of chitosan in vaccines in the form of solutions, dispersions, powders or microspheres has been described in US Pat. Nos. 5,554,388, 5,744,166 and WO 98/42374. Chitosan crosslinking switches the immune response from TH2 to a mixed TH1 / TH2 response. The use of chitosan solutions mixed with antigens for immunization shows that chitosan has the same strength as Freund's incomplete adjuvant and is superior to aluminum hydroxide (Vaccine 11, 2085-2094, 2007).

Доставка лекарственного средства. Доставка лекарственного средства представляет собой очень значительную область исследований, и большие денежные средства расходуются сегодня на поиски новых и улучшенных композиций, которые доставляют фармацевтические активные ингредиенты, такие как низкомолекулярные лекарственные средства, гены и вакцины, и в то же время минимизируют нежелательные побочные эффекты. Более ранние лекарственные средства становятся новыми в новых и улучшенных композициях.Drug delivery. Drug delivery is a very significant area of research, and a lot of money is being spent today on finding new and improved compositions that deliver pharmaceutical active ingredients such as low molecular weight drugs, genes, and vaccines, while minimizing unwanted side effects. Earlier drugs are new in new and improved formulations.

Свойства хитозана, физические и биологические, сделали его наиболее подходящим для доставки фармацевтически активных компонентов и в качестве средства доставки, например, для вакцин, фрагментов генов и микро-РНК. Полезные и важные особенности хитозана заключаются в том, что он соединяется с любой живой тканью, обладает мукоадгезивными свойствами, разлагается и открывает плотные сочленения между клетками. С помощью использования этих свойств доставка лекарственного средства через слизистую мембрану может быть существенно улучшена. Композиции лекарственных средств на основе технологии с использованием хитозана сегодня разрабатывают для различных целей, например в качестве носителей вакцин, гидрогелей, высвобождающих лекарственное средство, мембран, сетчатого материала и так далее. Было доказано, что хитозан полезен, например, при доставке лекарственного средства в толстую кишку (Н.Tozaki, et. al, J. Pharm, ScL, 86, стр.1016-1021, 1997) и интраназальной доставке инсулина (США 5744-166). Кроме того хитозан использовали в качестве носителя в доставке гена (MacLaughlin, et. al, J. Controlled Release, 56, стр.259-272, 1998).The properties of chitosan, physical and biological, have made it most suitable for the delivery of pharmaceutically active components and as a delivery vehicle, for example, for vaccines, gene fragments, and micro-RNAs. Useful and important features of chitosan are that it combines with any living tissue, has mucoadhesive properties, decomposes and opens up tight joints between cells. By using these properties, drug delivery through the mucous membrane can be significantly improved. Compositions of drugs based on technology using chitosan today are developed for various purposes, for example, as carriers of vaccines, hydrogels, drug-releasing drugs, membranes, mesh material and so on. Chitosan has been shown to be useful, for example, in drug delivery to the colon (H. Tozaki, et. Al, J. Pharm, ScL, 86, pp. 1016-1021, 1997) and intranasal insulin delivery (US 5744-166 ) In addition, chitosan was used as a carrier in gene delivery (MacLaughlin, et. Al, J. Controlled Release, 56, pp. 259-272, 1998).

Некоторые композиции разрабатывают для обеспечения замедленного высвобождения с течением времени, в то время как высвобождение из других является более быстрым. При использовании гидрогелей хитозана было обнаружено, что сшивание является предпочтительным, так как гели без сшивающих агентов имеют тенденцию к растворению. Другое преимущество использования сшивания заключается в том, что скорость высвобождения из геля можно изменять посредством использования различных степеней сшивания. Хитозан можно использовать для разработки новых композиций для, например, перорального, кожного, подкожного, буккального, сублингвального, назального, ректального, вагинального и внутримышечного введения.Some compositions are designed to provide a sustained release over time, while release from others is faster. When using chitosan hydrogels, cross-linking was found to be preferred since gels without cross-linking agents tend to dissolve. Another advantage of using crosslinking is that the rate of release from the gel can be varied by using different degrees of crosslinking. Chitosan can be used to develop new compositions for, for example, oral, cutaneous, subcutaneous, buccal, sublingual, nasal, rectal, vaginal and intramuscular administration.

Большому количеству лекарственных средств, которые вводят в немодифицированной форме общепринятыми системными путями, не удается достичь органов-мишеней в эффективной концентрации, или они не являются эффективными в течение продолжительного промежутка времени вследствие легкости метаболизма. Используя Системы Доставки Лекарственного средства (DDS) можно преодолеть эти проблемы.A large number of drugs that are administered in unmodified form by generally accepted systemic routes fail to reach target organs in effective concentration, or they are not effective for a long period of time due to the ease of metabolism. Using Drug Delivery Systems (DDS) can overcome these problems.

Противораковые лекарственные средства часто отличаются коротким временем полужизни в плазме и/или заметными побочными эффектами. Подходом к уменьшению данных проблем может являться очаговое введение, то есть местная доставка лекарственного средства в область рака с помощью имплантации/инъекции DDS, содержащей химиотерапевтический агент. По сравнению с системным введением величина побочных эффектов будет уменьшаться, и общий эффект лекарственного средства будет увеличиваться.Anticancer drugs often have a short plasma half-life and / or noticeable side effects. Focal administration, that is, local delivery of the drug to the cancer area via implantation / injection of DDS containing a chemotherapeutic agent, may be an approach to reducing these problems. Compared to systemic administration, the magnitude of side effects will decrease, and the overall effect of the drug will increase.

При разработке DDS для очаговой терапии рака, следует принимать во внимание некоторые технические факторы, а именно биосовместимость, биоразлагаемость (важность зависит от заболевания, области применения и количества введений), стерильность/стерилизацию, совместимость с лекарственными средствами и фармацевтическими эксципиентами, удобство введения (предпочтительно с помощью шприца), гибкость в отношении дозирования, нагрузки лекарственного средства, установления дозы, способность контролировать скорость высвобождения лекарственного средства и переносимость пациентом, а также учет регламентных трудностей, CoG (стоимость товара) и IPR.When developing DDS for focal cancer therapy, some technical factors should be taken into account, namely biocompatibility, biodegradability (importance depends on the disease, area of application and number of administrations), sterility / sterilization, compatibility with drugs and pharmaceutical excipients, ease of administration (preferably with a syringe), flexibility with respect to dosing, drug loading, dose setting, ability to control the rate of drug release tools and tolerated by the patient, as well as consideration of procedural difficulties, CoG (cost of goods) and IPR.

Благодаря инъекции DDS с лекарственным средством обеспечивается локализация большого количества загруженного лекарственного средства в область опухоли, таким образом, улучшается раковая терапия и снижаются вредные неспецифические побочные эффекты химиотерапии.By injecting DDS with the drug, a large amount of the loaded drug is localized to the tumor area, thereby improving cancer therapy and reducing the harmful non-specific side effects of chemotherapy.

Наращивание ткани. Наращивание ткани можно использовать и в медицинских и в косметических целях. Медицинское применение представляет собой, например, наращивание тканей с целью достижения улучшенной функции этой ткани. Примерами тканей, которые могут быть усилены инъекцией увеличивающих объем агентов, являются голосовые связки, пищевод, уретра или прямая кишка. В области косметической хирургии можно использовать наращивание мягких тканей для коррекции дефектов, таких как шрамы и морщины и для увеличения, например, губ или грудных желез. Для наращивания или реставрации мягкой ткани было использовано множество различных веществ, как бионеразлагаемых, так и биоразлагаемых. Примерами веществ, используемых для долговременного наращивания мягких тканей, являются силикон, Gore-Tex и ePTFE (пористый политетрафторэтилен). Примерами биоразлагаемых веществ являются коллаген, аутогенный жир, сшитая гиалуроновая кислота и синтетические полимеры.Tissue extension. Tissue extension can be used for medical and cosmetic purposes. Medical use is, for example, tissue extension in order to achieve improved function of this tissue. Examples of tissues that can be enhanced by injection of volume-enhancing agents are the vocal cords, esophagus, urethra, or rectum. In the field of cosmetic surgery, soft tissue extension can be used to correct defects such as scars and wrinkles and to enlarge, for example, lips or breasts. To build or restore soft tissue, many different substances, both biodegradable and biodegradable, were used. Examples of substances used for long-term soft tissue extension are silicone, Gore-Tex and ePTFE (porous polytetrafluoroethylene). Examples of biodegradable substances are collagen, autogenous fat, crosslinked hyaluronic acid, and synthetic polymers.

Силикон является одним из наиболее часто используемых веществ для долговременного наращивания мягкой ткани. Нежелательные реакции на жидкий инъецируемый силикон включают гранулематозные реакции, воспалительные реакции и смещение. Такие реакции могут происходить спустя годы после первичной обработки. Кроме того, так как инъецируемый силикон является долговременным наполнителем, вышеуказанные осложнения могут стать серьезной проблемой, поскольку вещество не метаболизируется, и реакция может сохраняться несмотря на лечение.Silicone is one of the most commonly used substances for the long-term build-up of soft tissue. Adverse reactions to liquid injectable silicone include granulomatous reactions, inflammatory reactions, and displacement. Such reactions can occur years after the initial treatment. In addition, since the injectable silicone is a long-term filler, the above complications can become a serious problem, since the substance is not metabolized, and the reaction may persist despite treatment.

Коллаген представляет собой одно из наиболее часто используемых инъецируемых веществ, как для косметических применений, так и в качестве увеличивающего объем агента, например при недержании мочи. Коллаген, однако, имеет некоторые недостатки. Он быстро распадается, и приблизительно 3% населения показывает реакции гиперчувствительности замедленного типа, что делает необходимым выполнение аллергических тестов в течение времени перед инъекцией. Кроме того, коллаген бычьего происхождения может передавать вирусные заболевания.Collagen is one of the most commonly used injectable substances, both for cosmetic applications and as a bulking agent, such as for urinary incontinence. Collagen, however, has some disadvantages. It breaks up quickly, and approximately 3% of the population shows delayed-type hypersensitivity reactions, which makes it necessary to perform allergic tests for the time before the injection. In addition, bovine collagen can transmit viral diseases.

Хорошо известны инъекции аутогенного жира. Данные вещества также имеют недостатки. Жир, инъецированный в морщины на лице и складки, вызывал потерю зрения и эмболию у некоторых пациентов. Кроме того, аутогенный жир легко поглощается организмом.Autogenic fat injections are well known. These substances also have disadvantages. Fat injected into facial wrinkles and creases caused vision loss and embolism in some patients. In addition, autogenic fat is easily absorbed by the body.

Продукты из сшитой гиалуроновой кислоты используют как для косметических лечений, так и в качестве увеличивающих объем агентов в лечении, например, недержания мочи (UI) и везикоуретерального рефлюкса (VUR).Crosslinked hyaluronic acid products are used both for cosmetic treatments and as volume-increasing agents in the treatment of, for example, urinary incontinence (UI) and vesicoureureral reflux (VUR).

Общим подходом в создании увеличивающих объем агентов является использование сфер из бионеразлагаемого вещества, распределенного в биологически биоразлагаемом носителе. Примеры включают покрытые углеродом шарики в бета-глюкановом геле, гидроксиапатитовые сферы в карбоксиметилцеллюлозе, частицы политетрафторэтилена и микросферы сополимера молочной и гликолевой кислот (PLGA). Одной опасностью при инъекции частиц является возможная миграция частиц в отдаленные органы, такие как мозг и легкие.A general approach in creating volume-increasing agents is to use spheres of a biodegradable substance distributed in a biodegradable carrier. Examples include carbon-coated beads in beta-glucan gel, hydroxyapatite spheres in carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene particles, and lactic and glycolic acid copolymer microspheres (PLGA). One danger when injecting particles is the possible migration of particles to distant organs such as the brain and lungs.

Существующие вещества не являются оптимальными, и происходит постоянный поиск новых веществ для применения в наращивании тканей, веществ, инъецируемых через тонкие иглы, биосовместимых, нетоксичных и с подходящим временем удерживания в ткани.Existing substances are not optimal, and there is a constant search for new substances for use in tissue extension, substances injected through thin needles, biocompatible, non-toxic and with a suitable retention time in the tissue.

Были описаны хитозановые гели для наращивания мягкой ткани (WO 97/04012, ЕР 1333869).Chitosan gels for soft tissue extension have been described (WO 97/04012, EP 1333869).

Хитозановые гели также использовали в культивировании клеток и для инкорпорации жизнеспособных клеток, подлежащих использованию, например, в тканевой инженерии хрящевой ткани, как описано, например, в Biomaterials. 2000; 21(21): 2165-61, J Biomed Mater Res A. 2007; 83(2): 521-9, и Biochimie. 2006; 88(5): 551-64.Chitosan gels have also been used in cell culture and for incorporation of viable cells to be used, for example, in tissue engineering of cartilage, as described, for example, in Biomaterials. 2000; 21 (21): 2165-61, J Biomed Mater Res A. 2007; 83 (2): 521-9, and Biochimie. 2006; 88 (5): 551-64.

В косметических средствах хитозан использовали, например, в кремах для кожи (US 20060210513, US 20040043963) и для уменьшения раздражения кожи, вызываемого бритьем (US 6719961).In cosmetics, chitosan was used, for example, in skin creams (US 20060210513, US 20040043963) and to reduce skin irritation caused by shaving (US 6719961).

Хитозан также можно использовать в качестве смазывающего вещества (Nature. 2003, 425: 163-165). Использование хитозана в качестве загустителя было описано, например, в Environ Sci Technol. (2002) 36(16): 3446-54 и Nanotechnology (2006) 17 3718-3723. Кроме того, его использовали в качестве клея (Biomacromolecules. 1 (2): 252-8 (2000) и Fertil Steril, 84, 75-81 (2005)) и в качестве пищевой добавки (US 5098733, US 5976550, US 6238720 и US 6428806).Chitosan can also be used as a lubricant (Nature. 2003, 425: 163-165). The use of chitosan as a thickener has been described, for example, in Environ Sci Technol. (2002) 36 (16): 3446-54; and Nanotechnology (2006) 17 3718-3723. In addition, it was used as an adhesive (Biomacromolecules. 1 (2): 252-8 (2000) and Fertil Steril, 84, 75-81 (2005)) and as a food additive (US 5098733, US 5976550, US 6238720 and US 6428806).

В дополнение к медицинскому применению вязкоупругие хитозановые гидрогели можно использовать в качестве псевдопластических, разжижающихся при сдвиге хитозансодержащих жидкостей, и способ улучшения термической устойчивости таких жидкостей описан, например, в патенте США 6258755.In addition to medical use, viscoelastic chitosan hydrogels can be used as pseudoplastic, shear thinning chitosan-containing fluids, and a method for improving the thermal stability of such fluids is described, for example, in US Pat. No. 6,258,755.

Хитин представляет собой следующий за целлюлозой наиболее распространенный полисахарид на земле. Он обнаружен в жестких структурах и прочных веществах, в которых он имеет функцию элемента жесткости. Вместе с кальциевыми солями, некоторыми белками и липидами он образует наружные скелеты морских организмов, подобных ракообразным и членистоногим. Он также обнаружен в клеточных стенках некоторых бактерий и губок, и он образует жесткие раковины и крылья насекомых. В промышленных масштабах хитин выделяют из раковин ракообразных, которые представляет собой отход рыбной промышленности. Хитозан представляет собой линейный полисахарид, образованный остатками 1,4-бета-связанного D-глюкозамина и N-ацетил-D-глюкозамина. Хитин по своей природе не является водорастворимым, что сильно ограничивает его использование. Однако в результате обработки хитина сильной щелочью получают частично деацетилированное и водорастворимое производное хитозана, которое может быть переработано в ряд разных физических форм, например пленки, губчатые материалы, бусины, гидрогели, мембраны. Хитозаны в своей основной форме, и в частности высокомолекулярные хитозаны, и/или с высокими степенями N-деацетилирования, являются практически нерастворимыми в воде, однако их соль с одноосновными кислотами обычно бывает водорастворимой. Средняя величина рКа остатков глюкозамина составляет примерно 6,8, и полимер образует водоводорастворимые соли, например, с HCl, уксусной кислотой и гликолевой кислотой. Растворимость хитозана зависит от нескольких факторов, как внутренних, таких как, например, длина цепи, степень деацетилирования, распределение ацетильных групп в цепях, a также внешних условий, таких как ионная сила, pH, температура и растворитель. Из литературы известно, что степень ацетилирования примерно 50% является оптимальной для растворимости. При приготовлении гелей и водных растворов в кислотной среде существует практическое ограничение, накладываемое растворимостью конкретного хитозана, которая зависит от его молекулярной массы и его степени N-деацетилирования. Однако количество хитозана в водной среде обычно находится в интервале 1-10% или 1-5% масс. в пересчете на массу жидкой среды, с количеством, приближающимся к более высокому концу интервала, если используют низкомолекулярные хитозаны (Carbohydr. Polym. 25, 65-70, 1994).Chitin is the most common polysaccharide on earth following cellulose. It is found in rigid structures and durable substances in which it has the function of a stiffener. Together with calcium salts, some proteins and lipids, it forms the outer skeletons of marine organisms like crustaceans and arthropods. It is also found in the cell walls of certain bacteria and sponges, and it forms hard shells and wings of insects. On an industrial scale, chitin is isolated from shellfish, which is a waste of the fishing industry. Chitosan is a linear polysaccharide formed by residues of 1,4-beta-linked D-glucosamine and N-acetyl-D-glucosamine. Chitin is not inherently water soluble, which greatly limits its use. However, the treatment of chitin with a strong alkali gives a partially deacetylated and water-soluble chitosan derivative, which can be processed into a number of different physical forms, for example, films, spongy materials, beads, hydrogels, and membranes. Chitosans in their basic form, and in particular high molecular weight chitosans, and / or with high degrees of N-deacetylation, are practically insoluble in water, but their salt with monobasic acids is usually water-soluble. The average pKa of glucosamine residues is about 6.8, and the polymer forms water-soluble salts, for example with HCl, acetic acid and glycolic acid. The solubility of chitosan depends on several factors, such as internal, such as, for example, chain length, degree of deacetylation, distribution of acetyl groups in the chains, as well as external conditions such as ionic strength, pH, temperature, and solvent. From the literature it is known that the degree of acetylation of approximately 50% is optimal for solubility. In the preparation of gels and aqueous solutions in an acidic medium, there is a practical limitation imposed by the solubility of a particular chitosan, which depends on its molecular weight and its degree of N-deacetylation. However, the amount of chitosan in the aqueous medium is usually in the range of 1-10% or 1-5% of the mass. in terms of the mass of the liquid medium, with an amount approaching the higher end of the interval, if low molecular weight chitosans are used (Carbohydr. Polym. 25, 65-70, 1994).

Характерные свойства хитозана, делающие его биоразлагаемым, нетоксичным и противомикробным, вместе с его катионной и гидрофильной природой, делают его привлекательным в фармацевтических композициях. Однако его слабая растворимость в физиологических условиях ограничивала его практическое использование. Учеными был преодолен данный недостаток растворимости путем изготовления химически модифицированных производных хитозана с исключительными свойствами растворимости при физиологическом pH, например сульфатированного хитозана, N-карбоксиметилхитозана, O-карбоксиметилхитозана и N,O-карбоксиметилхитозана (Int J Biol Macromol. (4), 177-80, 1994, Carbohydr Res. 302(1-2): 7-12, 1997).The characteristic properties of chitosan, which makes it biodegradable, non-toxic and antimicrobial, together with its cationic and hydrophilic nature, make it attractive in pharmaceutical compositions. However, its poor solubility under physiological conditions limited its practical use. Scientists have overcome this lack of solubility by making chemically modified chitosan derivatives with exceptional solubility properties at physiological pH, such as sulfated chitosan, N-carboxymethylchitosan, O-carboxymethylchitosan and N, O-carboxymethylchitosan (Int J Biol Macromol. (4), 177-80 1994, Carbohydr Res. 302 (1-2): 7-12, 1997).

Результатом введения химических заместителей в хитозан являются измененные биологические свойства, например измененная скорость разложения и риск введения групп, которые будут обладать отрицательным воздействием на биосовместимость и токсичность. На данную проблему обращен US 6344488, где глицерофосфат используется в качестве усилителя растворимости, и таким образом обеспечивается получение хитозановых гидрогелей при физиологическом pH без модификации структуры хитозана.The introduction of chemical substituents into chitosan results in altered biological properties, for example, an altered decomposition rate and the risk of introducing groups that will have a negative effect on biocompatibility and toxicity. This problem is addressed by US 6344488, where glycerophosphate is used as a solubility enhancer, and thus provides chitosan hydrogels at physiological pH without modifying the structure of chitosan.

Хитозановые растворы могут быть сшиты в кислотных условиях, обычно при pH, подходящем для образования основания Шиффа (pH 4-5), с образованием гидрогелей. Было использовано очень большое количество различных сшивающих агентов с различными структурами и реакционными способностями. Некоторые сшивающие агенты были использованы для образования гелей из жидкого хитозана, например гликозаминогликаны, такие как гиалуроновая кислота и хондроитинсульфат (Ann, Pharm. Fr. 58 47-53, 2000), глутаральдегид 30 (Ind. Eng. Chem. Res. 36: 3631-3638, 1997), глиоксаль (US 5489401), диэтилскварат (Macromolecules 31: 1695-1601, 1998), диэпоксиды, такие как диглицидиловый эфир (US 5770712), триполифосфат (J Appl Polym Sci 74: 1093-1107, 1999), генипин (J Polym Sci A: Polym Chem 38: 2804-2814, 2000, Biomaterials. 23: 181-191, 2002), формальдегид (J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 38, 474, 2000, Bull. Mater. Sci., 29, 233-238, 2006). Если требуемым продуктом является гидрогель, нужно чтобы хитозан и его производное оставались в растворе и избегать их осаждения. Попытки отрегулировать pH сшитых хитозановых гидрогелей до физиологически приемлемых уровней приводят к осаждению и нерастворимым веществам ограниченного использования. Желательно поддерживать степень сшивания насколько возможно низкой, как по токсикологическим причинам, так и из-за того, что высокая степень сшивания может полностью изменить поведение хитозана (Eur J Pharm Biopharm. 2004, 57(1): 19-34. Review).Chitosan solutions can be crosslinked under acidic conditions, usually at a pH suitable for the formation of a Schiff base (pH 4-5), with the formation of hydrogels. A very large number of different crosslinking agents with different structures and reactivities were used. Some crosslinking agents have been used to form gels from liquid chitosan, for example glycosaminoglycans such as hyaluronic acid and chondroitin sulfate (Ann, Pharm. Fr. 58 47-53, 2000), glutaraldehyde 30 (Ind. Eng. Chem. Res. 36: 3631-3638, 1997), glyoxal (US 5489401), diethyl squarate (Macromolecules 31: 1695-1601, 1998), diepoxides such as diglycidyl ether (US 5770712), tripolyphosphate (J Appl Polym Sci 74: 1093-1107, 1999), genipin (J Polym Sci A: Polym Chem 38: 2804- 2814, 2000, Biomaterials. 23: 181-191, 2002), formaldehyde (J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 38, 474, 2000, Bull. Mater. Sci., 29, 233-238, 2006 ) If the desired product is a hydrogel, it is necessary that chitosan and its derivative remain in solution and avoid precipitation. Attempts to adjust the pH of crosslinked chitosan hydrogels to physiologically acceptable levels lead to precipitation and insoluble substances of limited use. It is desirable to keep the degree of crosslinking as low as possible, both for toxicological reasons and because the high degree of crosslinking can completely change the behavior of chitosan (Eur J Pharm Biopharm. 2004, 57 (1): 19-34. Review).

Особую группу гидрогелей представляют собой вязкоупругие гели, которые являются вязкими и в то же время проявляют упругие свойства. Вязкоупругий гель деформируется и течет под действием приложенного напряжения сдвига, но если напряжение устраняют, жидкость медленно восстанавливается от некоторой деформации. Это используют, например, в офтальмологии, наращивании ткани и косметической хирургии. Вязкоупругость гелей допускает механическую обработку, которая включает получение дробленых гелей. Вязкоупругие гели гиалуроновой кислоты используют, например, в глазной хирургии, заполнении морщин или в лечении недержания мочи.A special group of hydrogels are viscoelastic gels that are viscous and at the same time exhibit elastic properties. A viscoelastic gel is deformed and flows under the action of an applied shear stress, but if the stress is removed, the fluid slowly recovers from some deformation. It is used, for example, in ophthalmology, tissue extension and cosmetic surgery. The viscoelasticity of the gels allows machining, which includes the production of crushed gels. Viscoelastic hyaluronic acid gels are used, for example, in eye surgery, wrinkle filling, or in the treatment of urinary incontinence.

Хитозан, природный полиэлектролит. Трехмерная ориентация полиэлектролита в водной среде будет зависеть, например, от его природной/химической композиции, размера, концентрации и плотности заряда, то есть числа зарядов и расстояния между его заряженными группами. Пространственные взаимодействия любого полиэлектролита в растворе контролируются энтальпией, и молекула стремится принять низкое энергетическое состояние, в котором она наиболее устойчива. Такой путь минимизации энергии включает разные типы взаимодействия, или внутримолекулярные (внутри одной и той же молекулы) или межмолекулярные (между молекулами). Примерами внутримолекулярных взаимодействий являются водородные связи, гидрофобные взаимодействия и взаимодействия между заряженными группами в полимере. Типичные межмолекулярные взаимодействия представляют собой взаимодействия растворителя и взаимодействия с другими молекулами. Независимо от типа вовлеченного взаимодействия, движущей силой данных взаимодействий является нахождение энергетически выгодных конформаций полиэлектролита.Chitosan, a natural polyelectrolyte. The three-dimensional orientation of the polyelectrolyte in an aqueous medium will depend, for example, on its natural / chemical composition, size, concentration and charge density, i.e. the number of charges and the distance between its charged groups. The spatial interactions of any polyelectrolyte in a solution are controlled by enthalpy, and the molecule tends to assume a low energy state in which it is most stable. This way of minimizing energy involves different types of interactions, or intramolecular (inside the same molecule) or intermolecular (between molecules). Examples of intramolecular interactions are hydrogen bonds, hydrophobic interactions, and interactions between charged groups in a polymer. Typical intermolecular interactions are solvent interactions and interactions with other molecules. Regardless of the type of interaction involved, the driving force behind these interactions is to find energetically favorable polyelectrolyte conformations.

Если полиэлектролит содержит заряженные группы, с одним и тем же типом заряда, например положительным, эти группы будут отталкивать друг друга. С целью снижения их внутренней энергии молекула полиэлектролита будет стараться разнести свои внутренние заряды насколько возможно дальше, что будет приводить к растянутой полимерной цепи. Такие растянутые полимеры не только будут более "объемными", они также будут обладать относительно высоким состоянием энергии, скрытой в напряженных связях между атомами.If the polyelectrolyte contains charged groups, with the same type of charge, for example positive, these groups will repel each other. In order to reduce their internal energy, the polyelectrolyte molecule will try to carry its internal charges as far as possible, which will lead to an extended polymer chain. Such stretched polymers will not only be more "bulk", they will also have a relatively high state of energy, hidden in the strained bonds between the atoms.

С другой стороны, если полиэлектролит содержит заряды противоположных знаков, они будут притягивать друг друга и формировать внутренние солевые мостики, которые приведут к другой трехмерной ориентации полимера, то есть разные части полимера будут сведены ближе друг к другу. В полимере без каких-либо зарядов не происходит неионных взаимодействий, и следовательно его трехмерная ориентация будет зависеть от его способности образовывать стабилизирующие водородные связи и гидрофобные взаимодействия внутри молекулы и с окружающими молекулами и средой. В отличие от полиэлектролитов, незаряженные полимеры, которые не содержат никаких высокоэнергетических сил отталкивания, образуют структуру своего рода "статистической спирали", где их внутренняя энергия минимизирована и их относительное энергососдержание ниже, чем у полиэлектролитов.On the other hand, if the polyelectrolyte contains charges of opposite signs, they will attract each other and form internal salt bridges, which will lead to a different three-dimensional orientation of the polymer, that is, different parts of the polymer will be brought closer to each other. Nonionic interactions do not occur in the polymer without any charges, and therefore its three-dimensional orientation will depend on its ability to form stabilizing hydrogen bonds and hydrophobic interactions within the molecule and with surrounding molecules and the environment. Unlike polyelectrolytes, uncharged polymers that do not contain any high-energy repulsive forces form a kind of “statistical spiral”, where their internal energy is minimized and their relative energy content is lower than that of polyelectrolytes.

В физическом смысле, ионные взаимодействия (заряды) являются более сильными и вовлекают больше энергии, чем другие взаимодействия, такие как водородные связи, силы Ван-дер-Ваальса и гидрофобные взаимодействия. Относительное влияние первых на молекулярную ориентацию является, таким образом, значительным и во многих случаях затеняет влияние других видов вовлеченных сил.In the physical sense, ionic interactions (charges) are stronger and involve more energy than other interactions such as hydrogen bonds, Van der Waals forces and hydrophobic interactions. The relative influence of the former on the molecular orientation is thus significant and in many cases obscures the influence of other types of forces involved.

Хитозановый полимер с его смесью остатков N-ацетилглюкозамина и глюкозамина теоретически мог быть нейтральным полимером, но в большинстве практически и биологически релевантных ситуаций он протонирован, так как значение рКа для глюкозаминов в хитозане приблизительно равно 6,8. Однако, в отличие от полиэлектролитов, несущих постоянно заряженные группы, плотность заряда хитозанового полимера может варьироваться и быть непосредственно зависимой от pH водного раствора. Практически, большинство имеющихся в продаже и немодифицированных хитозанов являются нерастворимыми в водных растворах, где pH выше чем приблизительно 6, и выше такого pH они будут осаждаться из водного раствора. Осаждение управляется энергетически, так как хитозановая молекула требует большого количества зарядов на ее молекулярной основе для образования энергетически благоприятного состояния сольватизации. Если это не может быть достигнуто; молекулы будут осаждаться из раствора и образовывать более стабильные осадки. В осадке хитозановые цепи сближаются, что обеспечивает возможность оптимизации энергии при помощи молекулярных взаимодействий между хитозановыми молекулами и внутри них.The chitosan polymer with its mixture of N-acetylglucosamine and glucosamine residues could theoretically be a neutral polymer, but in most practically and biologically relevant situations it is protonated, since the pKa for glucosamines in chitosan is approximately 6.8. However, unlike polyelectrolytes bearing constantly charged groups, the charge density of the chitosan polymer can vary and be directly dependent on the pH of the aqueous solution. In practice, most commercially available and unmodified chitosans are insoluble in aqueous solutions, where the pH is higher than about 6, and above this pH they will precipitate from the aqueous solution. The deposition is energetically controlled, since the chitosan molecule requires a large number of charges on its molecular basis to form an energetically favorable state of solvation. If this cannot be achieved; molecules will precipitate from solution and form more stable precipitates. In the sediment, chitosan chains come together, which makes it possible to optimize energy using molecular interactions between and within chitosan molecules.

С целью увеличения вязкости хитозанового раствора можно использовать химическое сшивание. В такой реакции хитозановые цепи соединяются вместе с образованием более крупных сетеобразных агрегатов. В ходе такого взаимодействия вязкость постепенно увеличивается, и раствор становится более гелеобразным по своей структуре. Существует большое число методов сшивания, описанных для хитозана в растворе, и общим в них является то, что хитозан растворяют в подкисленной водной фазе и реакция сшивания происходит при низком pH, обычно 4-5. Используемый низкий pH означает, что хитозановые цепи находятся в их протонированной форме, и они, таким образом, находятся в "растянутой" форме при сшивании. Полученный сшитый гель, таким образом, с технической точки зрения, представляет собой макроструктуру протонированных и растянутых хитозановых цепей. Если такую макросеть перенести в нейтральные или щелочные условия, она постепенно теряет свои заряды, сжимается и в конечном итоге осаждается. Это в некоторой степени ожидаемо, так как когда стандартные хитозаны (степень деацетилирования приблизительно между 80-95%) доводят до pH выше 6, они осаждаются. Сшивание само по себе создает еще более крупные электролитические структуры, для которых будет еще больше требоваться стабилизации в водном растворе с энергетической точки зрения. Это происходит в связи с тем, что положительные заряды стали ближе друг к другу в точках контакта между цепями, и, таким образом, еще более трудно стабилизировать с помощью сольватирующих молекул воды. Таким образом, они еще более склонны к осаждению, чем отдельные цепи, когда условия в растворе изменяются менее энергетически оптимальным образом, например повышается pH. В результате сшивки макрогелевая структура фиксируется в растянутом и энергетически невыгодном состоянии, которое физически не допускает перестройку в спирали и другие конформации, которые могут содействовать энергетически более предпочтительным конформациям, приводящим к более высокой стабильности системы.In order to increase the viscosity of the chitosan solution, chemical crosslinking can be used. In such a reaction, chitosan chains combine to form larger network-like aggregates. During this interaction, the viscosity gradually increases, and the solution becomes more gel-like in structure. There are a large number of crosslinking methods described for chitosan in solution, and the common one is that chitosan is dissolved in the acidified aqueous phase and the crosslinking reaction occurs at a low pH, usually 4-5. Used low pH means that the chitosan chains are in their protonated form, and they are thus in a "stretched" form when crosslinked. The resulting crosslinked gel, thus, from a technical point of view, is a macrostructure of protonated and stretched chitosan chains. If such a macronet is transferred to neutral or alkaline conditions, it gradually loses its charges, contracts, and ultimately precipitates. This is somewhat expected, since when standard chitosans (deacetylation degree between approximately 80-95%) are adjusted to a pH above 6, they precipitate. Crosslinking in itself creates even larger electrolytic structures, for which stabilization in an aqueous solution from an energy point of view will be even more required. This is due to the fact that the positive charges have become closer to each other at the contact points between the chains, and thus it is even more difficult to stabilize with the help of solvating water molecules. Thus, they are even more prone to precipitation than single chains, when the conditions in the solution change in a less energetically optimal way, for example, the pH rises. As a result of cross-linking, the macrogel structure is fixed in a stretched and energetically unfavorable state, which physically does not allow rearrangement in spirals and other conformations, which can contribute to energetically more preferred conformations, leading to higher stability of the system.

Осаждение хитозановых гелей, образованных в кислотных условиях, легко подтвердить экспериментально, подвергая кусок такого сшитого хитозанового геля воздействию pH выше семи или еще более высоких значений, то есть pH 7-14. Сразу же при помещении такого куска в буфер с более высоким pH поверхность куска становится беловатой из-за тонкого слоя осадка, и по мере того как диффузия продолжается, кусок становится более и более беловатым вплоть до его полного осаждения.Precipitation of chitosan gels formed under acidic conditions can easily be confirmed experimentally by exposing a piece of such a crosslinked chitosan gel to a pH above seven or even higher values, i.e., pH 7-14. Immediately upon placing such a piece in a buffer with a higher pH, the surface of the piece becomes whitish due to the thin layer of sediment, and as diffusion continues, the piece becomes more and more whitish until it is completely precipitated.

Однако неожиданно авторы изобретения обнаружили, что такого сжимания макроструктур сшитого хитозанового геля можно избежать, используя низкодеацетилированный хитозан с конкретными степенями деацетилирования и сшивания хитозановых цепей в энергетически менее напряженной конформации. Гели, полученные согласно данному способу, можно обрабатывать 1 М гидроксидом натрия без образования осадков. Соответствующий несшитый гель при обработке 1 М NaOH будет осаждаться.However, unexpectedly, the inventors found that such a compression of the macrostructure of a crosslinked chitosan gel can be avoided by using low deacetylated chitosan with specific degrees of deacetylation and crosslinking of the chitosan chains in an energetically less stressed conformation. The gels obtained according to this method can be treated with 1 M sodium hydroxide without precipitation. A corresponding non-crosslinked gel will precipitate upon treatment with 1 M NaOH.

Используя более высокую растворимость этих конкретных хитозанов, pH во время реакции сшивания можно доводить до значительно более высокого значения. Преимущества этого многочисленны. Во-первых, протонирование хитозановой цепи становится низким, и хитозановый полимер является почти нейтральным при pH выше восьми, позволяя образоваться менее напряженной и более статистической спирали, подобной сети, в растворе. Если хитозан подвергают сшиванию в таком состоянии, полученная гелевая структура будет создаваться отдельными хитозановыми цепями с более высокой гибкостью, что сделает их более легко реорганизуемыми в энергетически более предпочтительные макроструктуры при изменении условий. Во-вторых, возможность использовать более высокое значение pH является выгодным с точки зрения существенно увеличенной реакционной способности аминогрупп в глюкозаминовых остатках. Это делает соединения более эффективными и делает возможным использование более низких концентраций сшивающих реагентов для достижения определенной степени сшивания. Еще одним преимуществом является то, что побочные реакции сохраняются на низком уровне. Такие сшитые гели имеют некоторые преимущества по сравнению с хитозановыми гелями, полученными при низком pH, и из хитозанов стандартных сортов (степень деацетилирования 80-95%). Тот факт, что они не осаждаются при физиологических условиях означает, что они являются более доступными для разрушающих ферментов, что приводит к быстрому разложению гелей, а также другим свойствам, которые описаны в настоящем описании изобретения.Using the higher solubility of these particular chitosans, the pH during the crosslinking reaction can be adjusted to a significantly higher value. The benefits of this are numerous. Firstly, the protonation of the chitosan chain becomes low, and the chitosan polymer is almost neutral at a pH above eight, allowing a less strained and more statistical helix, similar to a network, to form in solution. If the chitosan is crosslinked in this state, the resulting gel structure will be created by separate chitosan chains with higher flexibility, which will make them more readily reorganizable into energetically more preferred macrostructures under changing conditions. Secondly, the ability to use a higher pH value is beneficial from the point of view of significantly increased reactivity of amino groups in glucosamine residues. This makes the compounds more effective and makes it possible to use lower concentrations of crosslinking agents to achieve a certain degree of crosslinking. Another advantage is that adverse reactions are kept low. Such crosslinked gels have some advantages over chitosan gels obtained at low pH and from chitosans of standard grades (degree of deacetylation of 80-95%). The fact that they do not precipitate under physiological conditions means that they are more accessible to destructive enzymes, which leads to rapid degradation of gels, as well as other properties that are described in the present description of the invention.

Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention

Таким образом, в настоящем изобретении предлагается сшиваемая хитозановая композиция, содержащая хитозан со степенью деацетилирования от 30 и до 75%, где хитозан деацетилирован случайным образом, и сшивающий агент, где молярное отношение сшивающего агента к хитозану равно 0,2:1 или менее в пересчете на количество функциональных групп в сшивающем агенте и количество доступных аминогрупп в хитозане.Thus, the present invention provides a crosslinkable chitosan composition containing chitosan with a degree of deacetylation of 30 to 75%, where chitosan is deacetylated randomly, and a crosslinking agent, where the molar ratio of crosslinking agent to chitosan is 0.2: 1 or less, in terms of by the number of functional groups in the crosslinking agent and the number of available amino groups in chitosan.

Настоящее изобретение обеспечивает образование сшитого, вязкоупругого хитозанового гидрогеля при физиологическом pH без использования других усилителей растворимости, например глицерофосфата.The present invention provides the formation of a crosslinked, viscoelastic chitosan hydrogel at physiological pH without the use of other solubility enhancers, for example glycerophosphate.

Одной целью настоящего изобретения является получение вязкоупругого геля из хитозана, который можно доставлять при физиологическом pH без осаждения.One objective of the present invention is to provide a viscoelastic gel from chitosan that can be delivered at physiological pH without precipitation.

Одной целью изобретения является получение вязкоупругого геля, которому посредством химического сшивания была придана физическая прочность, что обеспечивает возможность дополнительной переработки в более мелкие, индивидуально разделенные гелевые фрагменты, например дробленый гель.One objective of the invention is to provide a viscoelastic gel that has been given physical strength through chemical crosslinking, which allows further processing into smaller, individually separated gel fragments, for example, crushed gel.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, который можно доставлять посредством тонкой шприцевой иглы, обычно таких игл, которые используют для инъекций, например для вакцинации.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel that can be delivered by means of a thin syringe needle, usually such needles that are used for injection, for example for vaccination.

Другим объектом изобретения является предложение дробленого вязкоупругого хитозанового гидрогеля, который экспонирует большую площадь поверхности и, таким образом, становится легко доступным для ферментов и проникающих клеток при использовании in vivo.Another object of the invention is to provide a crushed viscoelastic chitosan hydrogel that exhibits a large surface area and thus becomes readily available to enzymes and penetrating cells when used in vivo.

Другим объектом изобретения является предложение быстро разлагаемого вязкоупругого хитозанового гидрогеля.Another object of the invention is to provide a rapidly degradable viscoelastic chitosan hydrogel.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля с низкой токсичностью и минимизация или полное предупреждение нежелательных иммунологических или токсикологических реакций при использовании низких концентраций сшивающих агентов, предпочтительно агентов с низкой токсичностью или нетоксичных агентов.Another object of the invention is the provision of a viscoelastic chitosan hydrogel with low toxicity and the minimization or complete prevention of undesirable immunological or toxicological reactions when using low concentrations of crosslinking agents, preferably agents with low toxicity or non-toxic agents.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, который обеспечивает возможность включения антигенов и иммуногенов в ходе его изготовления, либо ковалентно, либо нековалентно.Another object of the invention is the proposal of a viscoelastic chitosan hydrogel, which provides the ability to include antigens and immunogens during its manufacture, either covalently or non-covalently.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, имеющего характерные адъювантные свойства.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel having characteristic adjuvant properties.

Другим объектом изобретения является предложение биоразлагаемого, вязкоупругого хитозанового гидрогеля для иммунологического применения.Another object of the invention is to provide a biodegradable, viscoelastic chitosan hydrogel for immunological use.

Другим объектом изобретения является предложение носителя для доставки антигенов и иммуногенов, предназначенных для иммунизаций. В настоящем изобретении предлагается иммунологический агент, содержащий хитозановый гидрогель, как описано в данном описании изобретения, и антиген, где антиген возможно ковалентно связан с хитозаном.Another object of the invention is to provide a carrier for the delivery of antigens and immunogens intended for immunization. The present invention provides an immunological agent comprising a chitosan hydrogel, as described herein, and an antigen, where the antigen is possibly covalently linked to chitosan.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, который обеспечивает возможность ковалентного включения молекул, приводящих к иммунологическому ответу. Указанные молекулы могут быть либо низко- либо высокомолекулярными, например небольшими молекулами, такими как пептиды, липиды, стероиды и антибиотики, или крупными молекулами, такими как белки, фрагменты генов, микро-РНК, углеводные полимеры и синтетические полимеры.Another object of the invention is the proposal of a viscoelastic chitosan hydrogel, which provides the possibility of covalent incorporation of molecules leading to an immunological response. Said molecules can be either low or high molecular weight molecules, for example small molecules such as peptides, lipids, steroids and antibiotics, or large molecules such as proteins, gene fragments, micro-RNAs, carbohydrate polymers and synthetic polymers.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, содержащего более одного иммуногенного вещества.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel containing more than one immunogenic substance.

Такой гидрогель можно изготовить содержащим две или более антигенные молекулы или смеси антигенов с низкой и/или высокой молекулярной массой.Such a hydrogel can be made containing two or more antigenic molecules or mixtures of low and / or high molecular weight antigens.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, который обеспечивает возможность включения других агентов, либо ковалентно, либо нековалентно, например консервантов и других полимерных веществ.Another object of the invention is the proposal of a viscoelastic chitosan hydrogel, which allows the inclusion of other agents, either covalently or non-covalently, for example, preservatives and other polymeric substances.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, высвобождающие свойства которого можно дополнительно менять путем покрытия анионными полимерами. Используя последовательно катионные и анионные полимеры, можно сконструировать многослойные покрытые вязкоупругие гелевые структуры.Another object of the invention is the proposal of a viscoelastic chitosan hydrogel, the releasing properties of which can be further changed by coating with anionic polymers. Using sequentially cationic and anionic polymers, it is possible to construct multilayer coated viscoelastic gel structures.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для использования в адъювантной иммунотерапии с целью неспецифического усиления иммунного ответа.Another object of the invention is the provision of a viscoelastic chitosan hydrogel for use in adjuvant immunotherapy to nonspecifically enhance the immune response.

Другим объектом изобретения является предложение композиции, которая обеспечивает замедленное высвобождение включенных биоактивных агентов или антигенов (например, аллергенов) путем введения их в вязкоупругий хитозановый гидрогель.Another object of the invention is to propose a composition that provides a delayed release of the included bioactive agents or antigens (eg, allergens) by introducing them into a viscoelastic chitosan hydrogel.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для использования в наращивании ткани или самостоятельно, или вместе с твердыми гранулами.Another object of the invention is the provision of a viscoelastic chitosan hydrogel for use in tissue extension, either alone or together with hard granules.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для лечения, например, недержания мочи (UI) и везикоуретерального рефлюкса (VUR).Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for the treatment of, for example, urinary incontinence (UI) and vesicoureteral reflux (VUR).

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для использования в качестве увеличивающего объем агента.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for use as a bulking agent.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля в качестве каркаса для клеточной культуры.Another object of the invention is the provision of a viscoelastic chitosan hydrogel as a framework for cell culture.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для использования в обеспечении живыми клетками организма-хозяина.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for use in providing live cells of the host body.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для пероральной, назальной, подкожной, подслизистой, сублингвальной, роговичной, ректальной, вагинальной или внутримышечной доставки лекарственного средства. В настоящем изобретении предлагается фармацевтическая композиция, содержащая хитозановый гидрогель, как он описан в данном описании изобретения, и фармацевтически активный ингредиент.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for oral, nasal, subcutaneous, submucous, sublingual, corneal, rectal, vaginal or intramuscular drug delivery. The present invention provides a pharmaceutical composition comprising a chitosan hydrogel, as described herein, and a pharmaceutically active ingredient.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, который обеспечивает возможность включения и высвобождения лекарственного средства, например, для очаговой терапии рака, как описано выше в данном описании изобретения.Another object of the invention is the proposal of a viscoelastic chitosan hydrogel, which provides the ability to include and release drugs, for example, for focal cancer therapy, as described above in this description of the invention.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля, который обеспечивает возможность включения лекарственных средств в процессе его изготовления, либо ковалентно, либо нековалентно.Another object of the invention is the proposal of a viscoelastic chitosan hydrogel, which provides the ability to include drugs in the manufacturing process, either covalently or non-covalently.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для использования в качестве устройства для лечения ран.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for use as a device for treating wounds.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для вискохирургии.Another object of the invention is the proposal of a viscoelastic chitosan hydrogel for viscometer surgery.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для косметического использования.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for cosmetic use.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для использования в качестве смазывающего вещества.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for use as a lubricant.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для использования в качестве клея.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for use as an adhesive.

Другим объектом изобретения является предложение вязкоупругого хитозанового гидрогеля для использования в качестве жидкости для сверления и вспомогательной жидкости.Another object of the invention is to provide a viscoelastic chitosan hydrogel for use as a drilling fluid and auxiliary fluid.

Ниже следует описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемый графический материал, где на Фиг.1 показаны гистологические срезы участков инъекции мышей через 24 частов после подкожной инъекции вязкоупругим хитозановым гелем по настоящему изобретению и сравнительным гелем.The following is a description of the present invention with reference to the accompanying graphic material, in which Fig. 1 shows histological sections of injection sites of mice 24 parts after subcutaneous injection with the viscoelastic chitosan gel of the present invention and a comparative gel.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится в общем случае к гидрогелям, изготовленным из хитозана, предназначенного, например, для использования в лечении людей или в ветеринарии. Более конкретно, настоящее изобретение нацелено на хитозановые гидрогели с вязкоупругими свойствами для использования согласно предшествующему описанию. Таким образом, согласно изобретению предлагается композиция, содержащая хитозан или смеси хитозанов с разными степенями деацетилирования, которые не осаждаются при физиологических условиях и в то же время экспонируют большую площадь поверхности, тем самым облегчая дополнительную биологическую обработку. По сравнению с раствором хитозана из уровня техники, площадь поверхности вязкоупругого гидрогеля по настоящему изобретению больше на несколько порядков. Это свойство вязкоупругого гидрогеля по настоящему изобретению вызывает более быструю клеточную инфильтрацию и более быстрый иммунный ответ при инъецировании гидрогеля подкожно мышам по сравнению с хитозановыми растворами из уровня техники (Vaccine 11, 2085-2094, 2007). Это открывает возможность использования более низких доз иммуногена.The present invention relates generally to hydrogels made from chitosan, for example, intended for use in the treatment of humans or in veterinary medicine. More specifically, the present invention is directed to chitosan hydrogels with viscoelastic properties for use as described above. Thus, according to the invention, there is provided a composition comprising chitosan or mixtures of chitosans with different degrees of deacetylation, which do not precipitate under physiological conditions and at the same time exhibit a large surface area, thereby facilitating additional biological treatment. Compared to the prior art chitosan solution, the surface area of the viscoelastic hydrogel of the present invention is several orders of magnitude larger. This property of the viscoelastic hydrogel of the present invention causes faster cell infiltration and a faster immune response when the hydrogel is injected subcutaneously in mice compared to prior art chitosan solutions (Vaccine 11, 2085-2094, 2007). This opens up the possibility of using lower doses of the immunogen.

Это достигается получением сшиваемой хитозановой композиции, содержащей хитозан со степенью деацетилирования 30-75%, где хитозан деацетилирован случайным образом, и сшивающий агент, где молярное отношение сшивающего агента к хитозану составляет 0,2:1 или менее в пересчете на количество функциональных групп в сшивающем агенте и количество доступных аминогрупп в хитозане. Хитозановый гидрогель по настоящему изобретению получают путем приготовления данной сшиваемой хитозановой композиции в водном растворе, сшивания композиции и выделения полученного хитозанового гидрогеля. В настоящем изобретении также предлагается гидрогель, получаемый данным способом.This is achieved by obtaining a crosslinkable chitosan composition containing chitosan with a degree of deacetylation of 30-75%, where chitosan is deacetylated randomly, and a crosslinking agent, where the molar ratio of crosslinking agent to chitosan is 0.2: 1 or less, based on the number of functional groups in the crosslinking agent and the number of available amino groups in chitosan. The chitosan hydrogel of the present invention is obtained by preparing this crosslinkable chitosan composition in an aqueous solution, crosslinking the composition and isolating the resulting chitosan hydrogel. The present invention also provides a hydrogel obtained by this method.

Растворимость хитозана зависит от нескольких факторов, как внутренних, таких как, например, длина цепи, степень деацетилирования, распределение ацетильных групп в пределах цепей, а также от внешних условий, таких как ионная сила, pH, температура и растворитель. Были предприняты многочисленные попытки изготовить физиологические хитозановые растворы и гели для медицинского применения, но чаще всего с неудовлетворительными результатами. Большинство коммерческих хитозанов имеет степень деацетилирования выше 80% и для изготовлении растворов и гелей требуется низкий pH для растворения полимеров, обычно используют кислые растворы уксусной кислоты или соляной кислоты. Попытки повысить pH таких растворов приводят к осаждению хитозанового полимера, когда pH превышает приблизительно 6. Данную проблему можно обойти с помощью использования многочисленных водорастворимых производных хитозана или с помощью использования добавок, подобных глицерофосфату. Авторами изобретения обнаружено, что хитозан с низкой степенью деацетилирования, например 50%, можно использовать для получения гидрогелей в физиологических условиях и что можно приготовить хитозановые концентрации вплоть до нескольких процентов. Имеющиеся в продаже хитозаны с низкими степенями деацетилирования ограничены, но изготовление таких хитозанов описано в литературе. Один из способов изготовления хитозанов с низкой степенью деацетилирования представляет собой реацетилирование хитозана в кислых условиях и затем деацетилирование. Другим подходом является начать деацетилирование с хитина, который взят в растворе в сильно щелочных и холодных условиях. Хитозаны с низкой степенью деацетилирования, например 50%, не являются только более растворимыми, чем хитозаны с более высокими степенями деацетилирования, они также быстрее и легче расщепляются гидролитическими ферментами, для которых требуются N-ацетильные группы для распознавания сайтов расщепления. Менее очевидным, но также важным преимуществом доведения хитозановых гелей и растворов до физиологических уровней pH, является сопутствующее увеличение реакционной способности глюкозаминовых остатков в полимерной цепи. При некоторых обстоятельствах это можно использовать для подавления нежелательных побочных реакций и для минимизации влияния возможных сшивающих агентов, так как их концентрации можно поддерживать на более низком уровне в результате повышенной реакционной способности аминогрупп, что приводит к более эффективному сочетанию. Иллюстративным примером этого является сшивание хитозана с использованием большого избытка диэтилскварата в кислых условиях. В данном взаимодействии, которое выполняют при pH примерно 4,75, почти 50 процентов добавленного реагента гидролизуется в одном из двух реакционных сайтов, с получением хитозановой цепи, замещенной сквариковой кислотой, которая больше не сшивается. Когда такое взаимодействие выполняют при pH выше 7, реакционная способность возрастает на несколько порядков, и конкурирующие побочные реакции подавлены, что приводит к чистым и эффективным взаимодействиям с минимумом реагента для получения требуемой сшитой сети. Это наиболее важно, когда хитозановые гелевые структуры предназначены для иммунологического применения. Для этого существует несколько причин. Во-первых, всегда существует риск нежелательных иммунологических реакций против линкера, во-вторых существует риск измененной кинетики разложения, и, в-третьих, сшивающие линкеры сами по себе обычно обладают высокой реакционной способностью и, если не полностью израсходованы, могут вызывать токсичные побочные реакции, таким образом важно поддерживать уровень таких агентов как можно более низкими. Авторы изобретения предпочитают использовать сшивающие реагенты с низкой токсичностью и использовать сшивающие агенты, которые не ликвидируют группы, которые должны быть удалены до биологического применения вязкоупругого гидрогеля. Дибутилскварат утвержден FDA для использования в качестве местного иммуномодулятора и не является мутагенным в анализе Эймса. Другой распространенной группой сшивающих агентов являются реакционноспособные частицы, основанные на эпоксидной химии. Диглицидиловые эфиры часто используют для различных реакций сшивания, где они взаимодействуют с карбоновыми кислотами, алкилатами и аминами. Если для сшивания хитозана использовали диглицидиловые эфиры или подобное производное, были использованы довольно высокие отношения сшивающего линкера к аминогруппе хитозана. Это проиллюстрировано в Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2005, 75A, 3, 742-753 Eur. J. Pharm. Biopharm. 2004, 57: 19-34, US 5770712, WO 02/40070. Авторы изобретения опробовали другие способы сшивания согласно литературе. Глутаральдегидное сшивание приводило, например, к окрашенным гидрогелям, которые осаждались под действием щелочной среды. Вязкоупругий гидрогель по изобретению можно легко покрыть, например, анионными полимерами с целью изменения скорости биологической обработки. Если вязкоупругий гидрогель по изобретению диализуют против щелочной среды, поверхность геля остается прозрачной, в то время как в результате диализа геля из уровня техники получается осадок хитозана, который виден как мутная гелевая поверхность. Это является значительным отличием в осаждении между несшитым и сшитым гидрогелем. Неожиданно эти гели можно было обработать 1 М NaOH без осаждения.The solubility of chitosan depends on several factors, such as internal, such as, for example, chain length, degree of deacetylation, distribution of acetyl groups within the chains, as well as external conditions, such as ionic strength, pH, temperature, and solvent. Numerous attempts have been made to make physiological chitosan solutions and gels for medical use, but most often with unsatisfactory results. Most commercial chitosans have a deacetylation degree of more than 80% and for the manufacture of solutions and gels a low pH is required to dissolve the polymers, acidic solutions of acetic acid or hydrochloric acid are usually used. Attempts to raise the pH of such solutions result in precipitation of the chitosan polymer when the pH exceeds about 6. This problem can be circumvented by using numerous water-soluble derivatives of chitosan or by using additives like glycerophosphate. The inventors have found that chitosan with a low degree of deacetylation, for example 50%, can be used to produce hydrogels under physiological conditions and that chitosan concentrations can be prepared up to several percent. Commercially available chitosans with low degrees of deacetylation are limited, but the manufacture of such chitosans is described in the literature. One way to make chitosans with a low degree of deacetylation is to reacylate chitosan under acidic conditions and then deacetylate. Another approach is to start deacetylation with chitin, which is taken in solution under very alkaline and cold conditions. Chitosans with a low degree of deacetylation, for example 50%, are not only more soluble than chitosans with higher degrees of deacetylation, they are also faster and easier to cleave with hydrolytic enzymes, which require N-acetyl groups to recognize cleavage sites. A less obvious, but also important advantage of bringing chitosan gels and solutions to physiological pH levels is the concomitant increase in the reactivity of glucosamine residues in the polymer chain. In some circumstances, this can be used to suppress undesirable side reactions and to minimize the effect of possible crosslinking agents, since their concentration can be kept lower due to the increased reactivity of the amino groups, which leads to a more effective combination. An illustrative example of this is crosslinking of chitosan using a large excess of diethyl squarate under acidic conditions. In this reaction, which is carried out at a pH of about 4.75, almost 50 percent of the added reagent is hydrolyzed at one of the two reaction sites to give a chitosan chain substituted with squaric acid, which no longer crosslinks. When such an interaction is performed at a pH above 7, the reactivity increases by several orders of magnitude, and competing adverse reactions are suppressed, which leads to pure and effective interactions with a minimum of reagent to obtain the desired crosslinked network. This is most important when chitosan gel structures are intended for immunological use. There are several reasons for this. Firstly, there is always a risk of unwanted immunological reactions against the linker, secondly, there is a risk of altered decomposition kinetics, and thirdly, crosslinking linkers themselves usually have high reactivity and, if not completely consumed, can cause toxic side reactions Thus, it is important to keep the level of such agents as low as possible. The inventors prefer to use crosslinking agents with low toxicity and to use crosslinking agents that do not eliminate the groups that must be removed before the biological use of the viscoelastic hydrogel. Dibutyl Squarate is approved by the FDA for use as a local immunomodulator and is not mutagenic in Ames analysis. Another common group of crosslinking agents are reactive particles based on epoxy chemistry. Diglycidyl ethers are often used for various crosslinking reactions, where they interact with carboxylic acids, alkylates and amines. If diglycidyl ethers or a similar derivative were used to cross-link chitosan, rather high ratios of the cross-linker to the amino group of chitosan were used. This is illustrated in Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2005, 75A, 3, 742-753 Eur. J. Pharm. Biopharm. 2004, 57: 19-34, US 5770712, WO 02/40070. The inventors have tried other crosslinking methods according to the literature. Glutaraldehyde crosslinking led, for example, to colored hydrogels, which precipitated under the action of an alkaline medium. The viscoelastic hydrogel according to the invention can be easily coated, for example, with anionic polymers in order to change the rate of biological treatment. If the viscoelastic hydrogel of the invention is dialyzed against an alkaline medium, the surface of the gel remains transparent, while dialysis of the gel results in a chitosan precipitate that is visible as a cloudy gel surface. This is a significant difference in precipitation between unstitched and crosslinked hydrogel. Unexpectedly, these gels could be treated with 1 M NaOH without precipitation.

На структуру вязкоупругого геля влияет концентрация хитозанового раствора и количество используемого сшивающего реагента. Авторы изобретения предпочитают иметь более высокие концентрации хитозана и более низкие концентрации сшивающего агента для получения геля требуемого качества. Сшивающая молекула в данном контексте имеет по меньшей мере два реакционноспособных сайта, которые представляют собой электрофилы, сконструированные, чтобы легко взаимодействовать с аминами в нейтральных или слабощелочных условиях. Если сшивающий агент имеет два реакционноспособных сайта, он является бифункциональным и, таким образом, может взаимодействовать с двумя аминогруппами, например двумя глюкозаминовыми единицами в разных хитозановых цепях. Существует ряд имеющихся в продаже сшивающих реагентов такой природы и иногда расстояния между реакционноспособными группами были увеличены с помощью "спейсерной молекулы". Такой спейсер часто представляет собой алифатическую цепь или полиэфирную конструкцию, подобную поли- или олигоэтиленгликолям. Предпочтительно сшивающий агент является би-, три- или тетрафункциональным, хотя предпочтительными являются би- или трифункциональные и бифункциональные являются наиболее предпочтительными. Авторы изобретения предпочитают использовать бифункциональные сшивающие линкеры, которые легко взаимодействуют при условиях от нейтральных до слабощелочных с высокими выходами взаимодействий и в которых сшивающая молекула расходуется в высокой степени. Также авторы изобретения предпочитают, чтобы сшивающие молекулы не образовывали побочные продукты, которые подлежат удалению до применения. Множество сшивающих агентов конструируют для отщепления уходящей группы при взаимодействии. В некоторых случаях авторы изобретения предпочитают сшивающие агенты, которые исключают нетоксичные компоненты. Типичные примеры таких сшивающих функциональных групп представляют собой реакционноспособные эфиры, акцепторы Михаэля и эпоксиды. Предпочтительные сшивающие молекулы представляют собой эфирные производные сквариковой кислоты, диэпоксиды и производные акриламидов. Наиболее предпочтительным является диэтилскварат (3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион) и его структурно близкородственные аналоги. Другие предпочтительные сшивающие линкеры представляют собой 1,4-бутандиол-диглицидиловый эфир, производные акриламида и их структурно близкородственные аналоги.The viscoelastic gel structure is affected by the concentration of the chitosan solution and the amount of crosslinking agent used. The inventors prefer to have higher concentrations of chitosan and lower concentrations of a crosslinking agent to obtain a gel of the required quality. The crosslinking molecule in this context has at least two reactive sites, which are electrophiles designed to easily interact with amines in neutral or slightly alkaline conditions. If the crosslinking agent has two reactive sites, it is bifunctional and thus can interact with two amino groups, for example two glucosamine units in different chitosan chains. There are a number of commercially available cross-linking agents of this nature and sometimes the distances between the reactive groups have been increased with the help of a “spacer molecule”. Such a spacer is often an aliphatic chain or a polyester structure similar to poly- or oligoethylene glycols. Preferably, the crosslinking agent is bi-, tri- or tetrafunctional, although bi- or tri-functional and bifunctional are most preferred. The inventors prefer to use bifunctional crosslinking linkers that readily interact under neutral to slightly alkaline conditions with high yields of interactions and in which the crosslinking molecule is consumed to a high degree. The inventors also prefer that the crosslinking molecules do not form by-products that must be removed before use. Many crosslinking agents are designed to cleave the leaving group upon reaction. In some cases, the inventors prefer crosslinking agents that exclude non-toxic components. Typical examples of such crosslinking functional groups are reactive esters, Michael acceptors, and epoxides. Preferred crosslinking molecules are ester derivatives of squaric acid, diepoxides and derivatives of acrylamides. Most preferred is diethyl squarate (3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione) and its structurally closely related analogues. Other preferred crosslinking linkers are 1,4-butanediol-diglycidyl ether, acrylamide derivatives and structurally closely related analogues thereof.

Также важно минимизировать количество сшивающего реагента и достичь эффективной и чистой реакции сочетания, с образованием небольшого количества, или без образования каких-либо побочных продуктов. Авторы изобретения предпочитают использовать низкое молярное отношение сшивающего агента к числу функциональных аминогрупп в хитозане. Авторы изобретения предпочитают молярное отношение 0,2:1 или менее, более предпочтительно использовать отношение 0,16:1 или менее и наиболее предпочтительно использовать отношение 0,1:1 или менее. Молярное отношение основано на количестве групп, доступных для сшивания на сшивающем линкере и на хитозане. Для сшивающего линкера оно будет зависеть от функциональности (би-, три-, тетрафункциональные и так далее) и, на хитозане, от доступности аминогрупп (только деацетилированные аминогруппы будут реакционноспособны). Очевидно, что количество доступных аминогрупп будет определяться степенью деацетилирования хитозана.It is also important to minimize the amount of crosslinking reagent and to achieve an effective and pure coupling reaction, with the formation of a small amount, or without the formation of any by-products. The inventors prefer to use a low molar ratio of crosslinking agent to the number of functional amino groups in chitosan. The inventors prefer a molar ratio of 0.2: 1 or less, more preferably a ratio of 0.16: 1 or less, and most preferably a ratio of 0.1: 1 or less. The molar ratio is based on the number of groups available for crosslinking on the crosslinking linker and on chitosan. For a crosslinking linker, it will depend on functionality (bi-, tri-, tetrafunctional, etc.) and, on chitosan, on the availability of amino groups (only deacetylated amino groups will be reactive). Obviously, the amount of available amino groups will be determined by the degree of deacetylation of chitosan.

Авторы изобретения предпочитают, чтобы хитозан имел степень деацетилирования ниже 75%, более предпочтительно имел степень деацетилирования ниже 70%, еще более предпочтительно имел степень деацетилирования ниже 65% и еще более предпочтительно имел степень деацетилирования менее 60% и наиболее предпочтительно имел степень деацетилирования менее 55%. Хитин абсолютно нерастворим в водных растворах и становится в некоторой степени растворимым, если степень деацетилирования равна 30% или более. Авторы изобретения предпочитают иметь степень деацетилирования выше 35%, предпочтительной является степень деацетилирования выше 40% и наиболее предпочтительной является степень деацетилирования выше 45%. Растворимость хитозанов также зависит от таких параметров, как молекулярная масса, распределение ацетильных групп в цепи и противоионы. Хитозан является полидисперсным по своей природе, то есть содержит смесь разных длин цепи. В промышленном масштабе хитозаны характеризуются своей вязкостью, и приводят среднюю молекулярную массу. Авторы изобретения предпочитают иметь вязкость вплоть до 15000 мПа·с, предпочтительно от 2 до 10000 мПа·с, более предпочтительно от 5 до 2000 мПа·с и наиболее предпочтительно от 10 до 1000 мПа·с при измерении в виде 1% масс./об. раствора в 1% водной уксусной кислоте при температуре 25°С с использованием ротационного вискозиметра со стержнем, вращающимся при 20 об/мин. Вязкость раствора является показателем средней молекулярной массы хитозана, при этом понимают, что хитозан является полимерным веществом, имеющим некоторое распределение молекул с варьирующейся длиной цепи. Авторы изобретения предпочитают использовать хитозановые растворы с концентрацией 3% или менее. Более предпочтительно использовать концентрацию 2% или менее. Авторы изобретения предпочитают иметь концентрацию выше 0,3% (масс./масс.).The inventors prefer that chitosan has a deacetylation degree below 75%, more preferably has a deacetylation degree below 70%, even more preferably has a deacetylation degree below 65% and even more preferably has a deacetylation degree of less than 60% and most preferably has a deacetylation degree of less than 55% . Chitin is completely insoluble in aqueous solutions and becomes somewhat soluble if the degree of deacetylation is 30% or more. The inventors prefer to have a degree of deacetylation above 35%, a degree of deacetylation above 40% is preferred, and a degree of deacetylation above 45% is most preferred. The solubility of chitosans also depends on parameters such as molecular weight, distribution of acetyl groups in the chain, and counterions. Chitosan is polydisperse in nature, that is, it contains a mixture of different chain lengths. On an industrial scale, chitosans are characterized by their viscosity, and give an average molecular weight. The inventors prefer to have a viscosity of up to 15,000 MPa · s, preferably from 2 to 10,000 MPa · s, more preferably from 5 to 2,000 MPa · s, and most preferably from 10 to 1,000 MPa · s when measured as 1% w / v . a solution in 1% aqueous acetic acid at a temperature of 25 ° C using a rotational viscometer with a rod rotating at 20 rpm The viscosity of a solution is an indicator of the average molecular weight of chitosan, while it is understood that chitosan is a polymer substance having a certain distribution of molecules with varying chain lengths. The inventors prefer to use chitosan solutions with a concentration of 3% or less. More preferably, a concentration of 2% or less is used. The inventors prefer to have a concentration above 0.3% (w / w).

Схема деацетилирования хитозана также является важной для его свойств. Хитозан по настоящему изобретению должен быть деацетилирован случайным образом. То есть, следует избегать больших блоков хитиноподобного полимера, поскольку такие вещества склонны к меньшей растворимости. Вместо этого, хитозан по настоящему изобретению обладает случайной схемой ацетилированных и деацетилированных моносахаридных единиц. Одним способом определения природы моносахаридов является определение частот ближайших соседей, используя ЯМР, и сравнение частот, полученных с помощью статистических моделей, смотри WO 03/011912.The chitosan deacetylation pattern is also important for its properties. The chitosan of the present invention should be deacetylated randomly. That is, large blocks of a chitin-like polymer should be avoided, since such substances are prone to less solubility. Instead, the chitosan of the present invention has a random pattern of acetylated and deacetylated monosaccharide units. One way to determine the nature of monosaccharides is to determine the frequencies of nearest neighbors using NMR and to compare frequencies obtained using statistical models, see WO 03/011912.

Имеющийся в продаже хитозан обычно имеет неслучайную блочную структуру. Причиной этого является то, что хитин выделяют в твердофазных процессах из раковин ракообразных. В таких процессах, когда раковины остаются нерастворенными на протяжении процесса, раковины обрабатывают сильной щелочью с получением частично деацетилированного хитозана. Однако, так как хитин изначально находится в форме раковины ракообразного, гидроксидные ионы из щелочи стремятся воздействовать преимущественно на моносахаридные единицы на поверхности раковины; моносахаридные единицы в центре относительно толстой раковины обычно не встречают гидроксидные ионы и таким образом сохраняют схему с замещением N-ацетилом.Commercially available chitosan usually has a non-random block structure. The reason for this is that chitin is isolated in solid-state processes from shells of crustaceans. In such processes, when the shells remain undissolved throughout the process, the shells are treated with strong alkali to obtain partially deacetylated chitosan. However, since chitin is initially found in the form of a shell of a crustacean, hydroxide ions from alkali tend to affect mainly monosaccharide units on the surface of the shell; monosaccharide units in the center of a relatively thick shell usually do not encounter hydroxide ions and thus preserve the N-acetyl substitution pattern.

Чтобы избежать таких хитиноподобных блоков, хитин/хитозановые полисахаридные цепи следует обрабатывать в растворе. Это позволяет полисахаридным перейти в раствор, и структура раковины теряется. Это обеспечивает схему случайного деацетилирования. Ее можно достичь обработкой хитина в растворе при строго контролируемых условиях, или с помощью полного деацетилирования хитина и затем реацетилирования в растворе с получением требующейся степени деацетилирования. Смотри Т.Sannan et al. Makromol. Chem. 177, 3589-3600, 1976, X.F.Guo et al. Journal of Carbohydrate Chemistry 2002, 21, 149-61 и K.М.Varum et al. Carbohydrate Polymers 25, 1994, 65-70. Хитозан по настоящему изобретению предпочтительно получают ацетилированием и/или деацетилированием хитозана в фазе раствора с получением схемы случайного деацетилирования.To avoid such chitin-like blocks, chitin / chitosan polysaccharide chains should be processed in solution. This allows the polysaccharide to enter the solution, and the shell structure is lost. This provides a random deacetylation scheme. It can be achieved by treating chitin in solution under strictly controlled conditions, or by completely deacetylating chitin and then reacetylating in solution to obtain the desired degree of deacetylation. See T. Sannan et al. Makromol. Chem. 177, 3589-3600, 1976, X. F. Guo et al. Journal of Carbohydrate Chemistry 2002, 21, 149-61 and K. M. Varum et al. Carbohydrate Polymers 25, 1994, 65-70. The chitosan of the present invention is preferably obtained by acetylation and / or deacetylation of chitosan in the solution phase to obtain a random deacetylation scheme.

Если осуществляют сшивание низкодеацетилированного хитозана, авторы изобретения предпочитают иметь условия взаимодействия, где pH выше 6 и где хитозан не осаждается. Еще более предпочтительно использовать pH выше 6,5 и наиболее предпочтительно использовать pH выше 7,0. Также предпочтительно использовать pH, который не уничтожает в существенной степени сшивающий реагент посредством гидролиза или посредством реакции элиминации. Типичными условиями для указанной реакции являются щелочные условия, и авторы изобретения предпочитают использовать pH ниже 10, более предпочтительно использовать pH ниже 9,5 и еще более предпочтительно использовать pH ниже 9,0. Предпочтительно вода присутствует в количестве 97-99,7%. Также можно использовать дополнительный растворитель, такой как этанол, например, в количестве 0,2% (об./об.). Концентрация сшивающего агента, используемого в реакциях сшивания, предпочтительно составляет 0,01-0,2% (об./об.), более конкретно, выше 0,02% (об./об.).If crosslinking of the low deacetylated chitosan is carried out, the inventors prefer to have interaction conditions where the pH is above 6 and where chitosan does not precipitate. It is even more preferable to use a pH above 6.5 and most preferably use a pH above 7.0. It is also preferable to use a pH that does not substantially destroy the crosslinking reagent by hydrolysis or by elimination reaction. Typical conditions for this reaction are alkaline conditions, and we prefer to use a pH below 10, more preferably a pH below 9.5, and even more preferably a pH below 9.0. Preferably, water is present in an amount of 97-99.7%. You can also use an additional solvent, such as ethanol, for example, in an amount of 0.2% (vol./vol.). The concentration of the crosslinking agent used in the crosslinking reactions is preferably 0.01-0.2% (vol./vol.), More specifically, above 0.02% (vol./vol.).

Вязкоупругий гидрогель по изобретению получают в виде блока, который может быть выделен без дополнительной обработки. Затем гидрогель перерабатывают с получением меньших блоков или фрагментов, используя обычные методики, известные в данной области техники. Такой полученный "дробленый гель" инъецируют через тонкую иглу. Вязкости геля можно измерить с помощью реометра, как описано в Примере 16.The viscoelastic hydrogel according to the invention is obtained in the form of a block, which can be isolated without further processing. The hydrogel is then processed to produce smaller blocks or fragments using conventional techniques known in the art. This resulting “crushed gel” is injected through a thin needle. The viscosity of the gel can be measured using a rheometer, as described in Example 16.

Далее настоящее изобретение проиллюстрировано, но не ограничено, следующими примерами.The present invention is further illustrated, but not limited, by the following examples.

ПримерыExamples

Если не указано иное, в Примерах использовали следующие вещества:Unless otherwise specified, the following substances were used in the Examples:

Хитозаны с низкой степенью N-деацетилирования получали, в основном следуя принципам, изложенным в: Sannan Т, Kurita K, Iwakura Y. Studies on Chitin, 1. Die Makromolekulare Chemie 1975; 0:1191-5, Sannan Т, Kurita К, Iwakura Y. Studies on Chitin, 2. Makromol. Chem. 177, 3589-3600, 1976, Guo X, Kikuch, Matahira Y, Sakai K, Ogawa K. Water soluble chitin of low degree of deacetylation. Journal of Carbohydrate Chemistry 2002; 21: 149-61 и WO 03/011912.Chitosans with a low degree of N-deacetylation were obtained mainly following the principles set forth in: Sannan T, Kurita K, Iwakura Y. Studies on Chitin, 1. Die Makromolekulare Chemie 1975; 0: 1191-5, Sannan T, Kurita K, Iwakura Y. Studies on Chitin, 2. Makromol. Chem. 177, 3589-3600, 1976, Guo X, Kikuch, Matahira Y, Sakai K, Ogawa K. Water soluble chitin of low degree of deacetylation. Journal of Carbohydrate Chemistry 2002; 21: 149-61 and WO 03/011912.

Пример 1Example 1

Хитозан (1,11 г, степень N-деацетилирования 50%, MM (молекулярная масса) 145 кДа) суспендировали в 70 мл дистиллированной воды и добавляли по каплям 2 М HCl (водн.) для растворения хитозана. pH раствора доводили до 7,4 с помощью 1М гидроксида натрия. Объем доводили до 100 мл дистиллированной водой. Добавляли 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион (122 мкл 20% (об./об.) раствор в этаноле), и раствор перемешивали в течение 3 ч. pH раствора доводили до 8,3, и объем доводили до 111 мл. Раствор помещали в термостат при 40°С на 3 суток. Отвердевший гель обозначили как 1-1. Методику повторяли, но не добавляли 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион. Этот гель обозначили как 1-2.Chitosan (1.11 g, degree of N-deacetylation of 50%, MM (molecular weight) 145 kDa) was suspended in 70 ml of distilled water and 2 M HCl (aq) was added dropwise to dissolve chitosan. The pH of the solution was adjusted to 7.4 with 1M sodium hydroxide. The volume was adjusted to 100 ml with distilled water. 3,4-Diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (122 μl of a 20% (v / v) solution in ethanol) was added, and the solution was stirred for 3 hours. The pH of the solution was adjusted to 8.3, and the volume was adjusted to 111 ml. The solution was placed in a thermostat at 40 ° C for 3 days. Hardened gel was designated as 1-1. The procedure was repeated, but 3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione was not added. This gel was designated as 1-2.

Пример 2Example 2

Хитозан (0,50 г, степень N-деацетилирования 72%, MM 145 кДа) суспендировали в 35 мл дистиллированной воды, и добавляли по каплям 2 М HCl (водн.) для растворения хитозана. pH раствора доводили до 6,2 1 М гидроксидом натрия. Объем доводили до 50 мл дистиллированной водой. Данный гель обозначили как 2-1. К 20 мл указанного выше раствора добавляли 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион (40 мкл 12% (об./об.) раствор в этаноле), и раствор интенсивно перемешивали в течение 10 минут. pH раствора доводили до 7.5. Раствор помещали в термостат при 40°С в течение 3 суток. Отвердевший гель обозначили как 2-2.Chitosan (0.50 g, degree of N-deacetylation 72%, MM 145 kDa) was suspended in 35 ml of distilled water, and 2 M HCl (aq) was added dropwise to dissolve chitosan. The pH of the solution was adjusted to 6.2 with 1 M sodium hydroxide. The volume was adjusted to 50 ml with distilled water. This gel was designated as 2-1. To 20 ml of the above solution was added 3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (40 μl of a 12% (v / v) solution in ethanol), and the solution was stirred vigorously for 10 minutes. The pH of the solution was adjusted to 7.5. The solution was placed in a thermostat at 40 ° C for 3 days. The hardened gel was designated as 2-2.

Пример 3Example 3

Хитозан (0,50 г, степень N-деацетилирования 72%, MM 145 кДа) сшивали глутаральдегидом (6 г) в 50 мл 1 М НОАс (водн.) при 100°С. Условия взаимодействия такие, как описано в J. Control. Release 111 (2006), 281-289.Chitosan (0.50 g, degree of N-deacetylation 72%, MM 145 kDa) crosslinked with glutaraldehyde (6 g) in 50 ml of 1 M HOAc (aq) at 100 ° C. Interaction conditions are as described in J. Control. Release 111 (2006), 281-289.

Пример 4Example 4

1 г каждого из гелей из Примеров 1-4 подвергали действию 1 М NaOH (водн.). Хитозан гелей 1-2, 2-1 и 3 (сравнительный) осаждался, в то время как сшитые гели 1-1 и 2-2 (изобретение) оставались прозрачными.1 g of each of the gels of Examples 1-4 was exposed to 1 M NaOH (aq.). Chitosan gels 1-2, 2-1 and 3 (comparative) were precipitated, while crosslinked gels 1-1 and 2-2 (invention) remained transparent.

Пример 5Example 5

Гидрохлорид хитозана (0,50 г, степень N-деацетилирования 55%, MM 145 кДа) растворяли в 45 мл воды. pH раствора доводили до 7,3 разбавленным гидроксидом натрия. Добавляли 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион (102 мкл 12% (об./об.) раствор в этаноле), и раствор перемешивали в течение 3 ч. pH раствора доводили до 8,3, и объем доводили до 50 мл. Главный кошачий аллерген, Fel d 1 (5,9 мг) добавляли к 3 г указанного выше раствора, и смесь переносили в 5 мл флакон и оставляли на 6 суток при 40°С. Полученный гель обрабатывали механически и переносили в 1 мл шприц.Chitosan hydrochloride (0.50 g, 55% N-deacetylation, MM 145 kDa) was dissolved in 45 ml of water. The pH of the solution was adjusted to 7.3 with dilute sodium hydroxide. 3,4-Diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (102 μl of a 12% (v / v) solution in ethanol) was added, and the solution was stirred for 3 hours. The pH of the solution was adjusted to 8.3, and the volume was adjusted to 50 ml. The main feline allergen, Fel d 1 (5.9 mg) was added to 3 g of the above solution, and the mixture was transferred to a 5 ml vial and left for 6 days at 40 ° C. The resulting gel was mechanically treated and transferred into a 1 ml syringe.

Пример 6Example 6

Гиалуроновую кислоту (50 мг) растворяли в MES(2-(N-морфолино)этансульфоновая кислота) буфере (20 мл, 20 мМ, pH 6,5). Вязкоупругий гидрогель из Примера 5 (4 мл) добавляли к раствору гиалуроновой кислоты и помещали на панель орбитального шейкера на 90 минут. Покрытый гель центрифугировали при 2300 об/мин в течение 2×10 минут, промывали буфером PBS (фосфатно-солевой раствор) и переносили в шприц. Данный хитозановый гель, покрытый гиалуроновой кислотой, может быть лиофилизирован и регидратирован с получением вязкоупругого геля. При добавлении гидрогеля из Примера 5 к буферу PBS в отсутствие гиалуроновой кислоты нитеподобные фрагменты становились беловатыми и клейкими и не могли быть легко выделены, и следовательно не могли быть регидратированы.Hyaluronic acid (50 mg) was dissolved in MES (2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid) buffer (20 ml, 20 mM, pH 6.5). The viscoelastic hydrogel from Example 5 (4 ml) was added to the hyaluronic acid solution and placed on the orbital shaker panel for 90 minutes. The coated gel was centrifuged at 2300 rpm for 2 × 10 minutes, washed with PBS buffer (phosphate-saline solution) and transferred to a syringe. This hyaluronic acid coated chitosan gel can be lyophilized and rehydrated to form a viscoelastic gel. When the hydrogel from Example 5 was added to the PBS buffer in the absence of hyaluronic acid, the thread-like fragments became whitish and sticky and could not be easily isolated, and therefore could not be rehydrated.

Пример 7Example 7

Хитозана гидрохлорид (0,30 г, степень N-деацетилирования 55%, MM 145 кДа) растворяли в 25 мл воды. pH раствора доводили до 8,3 разбавленным гидроксидом натрия, и объем доводили до 3,0 г. Добавляли 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион (61 мкл 12% (об./об.) раствор в этаноле), и раствор перемешивали в течение 3 ч, и затем смесь оставляли на 6 суток при 40°C. 6 мг Fel d 1 добавляли к данному раствору, и смесь перемешивали. Затем смесь переносили в 1 мл шприц.Chitosan hydrochloride (0.30 g, 55% N-deacetylation, MM 145 kDa) was dissolved in 25 ml of water. The pH of the solution was adjusted to 8.3 with dilute sodium hydroxide, and the volume was adjusted to 3.0 g. A 3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (61 μl of a 12% (v / v) solution was added to ethanol), and the solution was stirred for 3 hours, and then the mixture was left for 6 days at 40 ° C. 6 mg of Fel d 1 was added to this solution, and the mixture was stirred. Then the mixture was transferred into a 1 ml syringe.

Пример 8 (сравнительный)Example 8 (comparative)

Хитозана гидрохлорид (0,90 г, степень N-деацетилирования 81%, MM 145 кДа) суспендировали в 27 г дистиллированной воды. pH раствора составлял 3,6. Добавляли PBS (2,0 мл, 25 мМ, pH 7,4). pH доводили до 5,8 разбавленным гидроксидом натрия, и объем доводили до 60 мл. Смешивали 2,27 мг Fel d 1 с 1,1 мл вышеуказанного раствора и переносили в 1 мл шприц. Chitosan hydrochloride (0.90 g, 81% N-deacetylation, MM 145 kDa) was suspended in 27 g of distilled water. The pH of the solution was 3.6. PBS (2.0 ml, 25 mM, pH 7.4) was added. The pH was adjusted to 5.8 with dilute sodium hydroxide and the volume was adjusted to 60 ml. 2.27 mg of Fel d 1 was mixed with 1.1 ml of the above solution and transferred into a 1 ml syringe.

Пример 9Example 9

Группам мышей BALB/c инъецировали подкожно, в область шеи, 100 мкл растворов из Примеров 5, 7 и 8. Затем мышей умерщвляли в разные моменты времени, через 1, 7 и 21 суток. Мышей умерщвляли посредством ингаляции CO2. Кожу в месте инъекции собирали и помещали в Histocon на лед, и затем образцы кожи замораживали в ацетоновой бане. Замороженные биопсийные образцы кожи хранили при -80°С до гистологического среза. Затем гистологические срезы анализировали на клеточную инфильтрацию. Гистологическое исследование показало обширную инфильтрацию клеток уже в первые сутки после инъекции для гелей по Примерам 5 и 7. Гистологическое исследование геля по Примеру 8 показало двояковыпуклый гель с поверхностью, покрытой клетками, но без клеток внутри геля. В гелях 5 и 7 клетки были инфильтрованы во все вещество через 24 ч. Через 7 суток количество хитозана снижалось в гелях из Примеров 5 и 7. Две недели спустя, на 21 сутки, фактически отсутствовали следы инъецированного вещества, в то время как гель из Примера 8 показал гораздо более медленную колонизацию клеток и также гораздо более медленное разложение.Groups of BALB / c mice were injected subcutaneously, in the neck, with 100 μl of the solutions of Examples 5, 7 and 8. Then, the mice were killed at different time points, after 1, 7 and 21 days. Mice were killed by inhalation of CO 2 . The skin at the injection site was collected and placed in Histocon on ice, and then skin samples were frozen in an acetone bath. Frozen biopsy skin samples were stored at -80 ° C until histological section. Then the histological sections were analyzed for cell infiltration. Histological examination showed extensive cell infiltration already on the first day after injection for the gels of Examples 5 and 7. The histological examination of the gel of Example 8 showed a biconvex gel with a surface covered by cells, but without cells inside the gel. In gels 5 and 7, the cells were infiltrated into the whole substance after 24 hours. After 7 days, the amount of chitosan decreased in the gels of Examples 5 and 7. Two weeks later, on day 21, there was virtually no trace of the injected substance, while the gel from Example 8 showed much slower cell colonization and also much slower decomposition.

Фиг.1 демонстрирует гистологические срезы участков инъекции мышей через 24 часа после подкожной инъекции вязкоупругим хитозановым гелем из Примера 5 (Фиг.1(а)) и сравнительным хитозаном из Примера 8 (Фиг.1(б)) соответственно. Результаты свидетельствуют, что гель по настоящему изобретению инфильтруется иммунными клетками быстрее и в большей степени, чем сравнительный гель. Даже через три недели сравнительный хитозан еще не был инфильтрован полностью, и наблюдалась более медленная скорость разложения для сравнительного хитозанового геля по сравнению с гелем по изобретению.Figure 1 shows the histological sections of the injection sites of mice 24 hours after subcutaneous injection with the viscoelastic chitosan gel from Example 5 (Figure 1 (a)) and the comparative chitosan from Example 8 (Figure 1 (b)), respectively. The results indicate that the gel of the present invention is infiltrated by immune cells faster and to a greater extent than the comparative gel. Even after three weeks, the comparative chitosan had not yet been completely infiltrated, and a slower decomposition rate was observed for the comparative chitosan gel compared to the gel of the invention.

Пример 10Example 10

Группы из трех мышей BALB/c инъецировали подкожно, в область шеи, 100 мкл геля по Примерам 5, 7 и 8. Бустерную инъекцию осуществляли в 64 сутки, через 9 недель после первой инъекции. Затем отбирали образцы крови из хвостовой артерии в 1, 2, 3, 9 и 10 недели после инъекции. Уровни IgG1 и IgE специфической сыворотки к Fel d 1 измеряли с помощью ELISA (ИФА). Все гели вызывали IgG1 антительный ответ.Groups of three BALB / c mice were injected subcutaneously, in the neck, with 100 μl of the gel of Examples 5, 7, and 8. Booster injection was performed on day 64, 9 weeks after the first injection. Then, blood samples were taken from the caudal artery at 1, 2, 3, 9, and 10 weeks after injection. The levels of IgG 1 and IgE specific serum to Fel d 1 were measured using ELISA (ELISA). All gels elicited an IgG 1 antibody response.

Пример 11Example 11

Хитозан (2,05 г, степень N-деацетилирования 50%, MM 145 кДа) суспендировали в 160 мл дистиллированной воды и добавляли 2 М HCl (водн.) вплоть до растворения хитозана. pH доводили до 7,9, добавляя по каплям 1 М NaOH (водн.). Объем доводили до 200 мл дистиллированной водой. Добавляли 1,4-бутандиола диглицидиловый эфир (166 мкл 5% (об./об.) раствора в этаноле) по каплям к 50 мл вышеуказанного раствора. Смесь интенсивно перемешивали в течение 10 минут при комнатной температуре и затем помещали в термостат (50°С) на ночь.Chitosan (2.05 g, degree of N-deacetylation of 50%, MM 145 kDa) was suspended in 160 ml of distilled water and 2 M HCl (aq) was added until the chitosan was dissolved. The pH was adjusted to 7.9 by dropwise adding 1 M NaOH (aq). The volume was adjusted to 200 ml with distilled water. 1,4-butanediol diglycidyl ether (166 μl of a 5% (v / v) solution in ethanol) was added dropwise to 50 ml of the above solution. The mixture was vigorously stirred for 10 minutes at room temperature and then placed in a thermostat (50 ° C) overnight.

Пример 12Example 12

Хитозан (2,25 г, степень N-деацетилирования 55%, MM 145 кДа) суспендировали в 130 мл дистиллированной воды, и добавляли 2 М водную соляную кислоту до растворения хитозана. pH доводили до 6,75 с помощью 1 М гидроксида натрия, и объем доводили до 160 мл. К 50 мл вышеуказанного раствора добавляли 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион (120 мкл, 12% раствор в этаноле), и раствор перемешивали в течение 2 ч при комнатной температуре. Диклофенак (773 мг) растворяли в 25 мл дистиллированной воды и добавляли к вышеуказанному раствору. pH раствора доводили до 8,1 с помощью 1 М гидроксида натрия, и раствор обрабатывали ультразвуком в течение 1 ч и затем нагревали при 40°С в течение ночи. Полученный гель (1 г) смешивали с гиалуроновой кислотой (4 г, 0,25% в дистилированной воде). Гель помещали в ячейку Франца, оснащенную фильтром Spectra/For с порогом отсечения молекулярной массы 2000 Да и наполненной с буфером PBS. 38% диклофенака высвобождалось через 2 ч, 60% через 5 ч и 72% через 24 ч.Chitosan (2.25 g, 55% N-deacetylation degree, MM 145 kDa) was suspended in 130 ml of distilled water, and 2 M aqueous hydrochloric acid was added until the chitosan was dissolved. The pH was adjusted to 6.75 with 1 M sodium hydroxide, and the volume was adjusted to 160 ml. To 50 ml of the above solution was added 3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (120 μl, 12% solution in ethanol), and the solution was stirred for 2 hours at room temperature. Diclofenac (773 mg) was dissolved in 25 ml of distilled water and added to the above solution. The pH of the solution was adjusted to 8.1 with 1 M sodium hydroxide, and the solution was sonicated for 1 h and then heated at 40 ° C. overnight. The resulting gel (1 g) was mixed with hyaluronic acid (4 g, 0.25% in distilled water). The gel was placed in a Franz cell equipped with a Spectra / For filter with a molecular weight cut-off threshold of 2000 Da and filled with PBS buffer. 38% of diclofenac was released after 2 hours, 60% after 5 hours and 72% after 24 hours

Пример 13Example 13

Методику по Примеру 5 повторяли с rFel d 1, радиоактивно меченным 75Se. Получение rFel d 1, меченного 75Se, выполняли, используя мечение in situ селеноцистеинового остатка в Sel-меченом rFel d 1, по существу как описано ранее для Der p 2 (Febs J 2005; 272: 3449-60), но с помощью конструкций, условий получения и очистки для Sel-меченого rFel d 1 (Chembiochem 2006; 7: 1976-81).The procedure of Example 5 was repeated with rFel d 1 radiolabeled with 75 Se. The preparation of rFel d 1 labeled with 75 Se was performed using in situ labeling of the selenocysteine residue in the Sel-labeled rFel d 1, essentially as described previously for Der p 2 (Febs J 2005; 272: 3449-60), but using the constructs , Preparation and Purification Conditions for Sel-Labeled rFel d 1 (Chembiochem 2006; 7: 1976-81).

Пример 14Example 14

Отслеживание in vivo 100 мкг радиоактивно меченого [75Se]rFel d 1 (2 мкКu), связанного с хитозаном или адсорбированного на гидроксид алюминия выполняли, как описано ранее (Febs J 2005; 272: 3449-60, Methods Enzymol 1981; 77: 64-80). Кратко, мышей (n=2/группа) инъецировали подкожно Хитозаном-[75Se]rFel d 1 или алюминиевыми квасцами-[75Se]rFel d 1 и умерщвляли через 24 часа или 1 неделю. Мышей замораживали и подвергали процессу ленточной секционной радиоавтографии. Срезы (60 мкм) прижимали к рентгеновской пленке (Structurix, Agfa, Mortsel, Belgium) и проявляли, используя D19 (Kodak, Rochester, USA).In vivo tracking of 100 μg of radiolabeled [ 75 Se] rFel d 1 (2 μKu) bound to chitosan or adsorbed onto aluminum hydroxide was performed as previously described (Febs J 2005; 272: 3449-60, Methods Enzymol 1981; 77: 64 -80). Briefly, mice (n = 2 / group) were injected subcutaneously with Chitosan- [ 75 Se] rFel d 1 or aluminum alum- [ 75 Se] rFel d 1 and were killed after 24 hours or 1 week. The mice were frozen and subjected to a tape sectional autoradiography process. Sections (60 μm) were pressed onto an X-ray film (Structurix, Agfa, Mortsel, Belgium) and developed using D19 (Kodak, Rochester, USA).

Результаты: Через 24 ч радиоактивность была метаболизирована и определялась, например, в печени и селезенке. Картина была подобна гидроксиду алюминия. Через 1 и 2 недели соответственно можно было обнаружить только следовые количества радиоактивности.Results: After 24 hours, radioactivity was metabolized and determined, for example, in the liver and spleen. The picture was like aluminum hydroxide. After 1 and 2 weeks, respectively, only trace amounts of radioactivity could be detected.

Пример 15Example 15

Хитозан (3,6 г, степень N-деацетилирования 52%) суспендировали в 250 мл дистиллированной воды и добавляли 2 М HCl (водн.) вплоть до растворения хитозана. pH доводили до 7,0 добавлением по каплям 1 М NaOH (водн.). Объем доводили до 300 мл дистиллированной водой. Данный раствор обозначали как раствор Х (1,2% хитозан). К 100 мл раствора Х добавляли 50 мл воды, данный раствор обозначали как раствор Y (0,8% хитозан). 16 мл раствора Х и раствора Y соответственно добавляли в два лабораторных стакана для каждого раствора. В каждый добавляли разные количества 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-диона (10% (об./об.) раствор в этаноле) согласно списку ниже. Chitosan (3.6 g, 52% N-deacetylation) was suspended in 250 ml of distilled water and 2 M HCl (aq) was added until the chitosan was dissolved. The pH was adjusted to 7.0 by dropwise adding 1 M NaOH (aq). The volume was adjusted to 300 ml with distilled water. This solution was designated as solution X (1.2% chitosan). 50 ml of water was added to 100 ml of solution X, this solution was designated as solution Y (0.8% chitosan). 16 ml of solution X and solution Y were respectively added to two beakers for each solution. Different amounts of 3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (10% (v / v) solution in ethanol) were added to each according to the list below.

Х-1 20 мклX-1 20 μl

Х-2 59 мклX-2 59 μl

Х-3 118 мклX-3 118 μl

Y-1 29 мклY-1 29 μl

Y-2 88 мклY-2 88 μl

Y-3 176 мклY-3 176 μl

Смеси интенсивно перемешивали в течение 10 минут при комнатной температуре, и затем 4 г каждого раствора переносили в чашки Петри (d=35 мм), герметично закрывали и помещали в термостат (40°С) на 4 суток.The mixture was intensively stirred for 10 minutes at room temperature, and then 4 g of each solution was transferred to Petri dishes (d = 35 mm), hermetically closed and placed in a thermostat (40 ° C) for 4 days.

Цилиндры диаметром 6 мм и высотой 2,65±0,55 мм извлекали из чашек Петри и гелевые диски сжимали, используя Instron 3345, оснащенный датчиком нагрузки на 100 Н. Образцы подвергали сжатию 1 мм/мин.Cylinders with a diameter of 6 mm and a height of 2.65 ± 0.55 mm were removed from the Petri dishes and the gel disks were compressed using an Instron 3345 equipped with a 100 N load cell. The samples were compressed at 1 mm / min.

Следует упомянуть, что гели на основе 0,8% хитозанового раствора (Y-1, Y-2, Y-3) являлись технически более трудными для обработки из-за их менее жесткой структуры, и, таким образом, аналитическая точность снижалась по сравнению с гелями на основе 1,2% раствора хитозана (Х-1, Х-2, Х-3). Хотя это следует учитывать при сравнении аналитических данных, на гель не оказывалось неблагоприятного воздействия (действительно менее жесткая структура может сделать гель более податливым для дробления). Аналитические данные на основе измерений 1,2% гелей (Х-1, Х-2, Х-3) показали, что среднее значение модуля Е возрастало от 4,7 до 14,1 МПа, когда количество сшивающего агента увеличивалось от 2 до 12% (рассчитанное как соотношение между сшивающим агентом и моносахаридными единицами).It should be mentioned that gels based on a 0.8% chitosan solution (Y-1, Y-2, Y-3) were technically more difficult to handle due to their less rigid structure, and thus analytical accuracy was reduced compared to with gels based on a 1.2% solution of chitosan (X-1, X-2, X-3). Although this should be taken into account when comparing analytical data, the gel was not adversely affected (a really less rigid structure can make the gel more malleable for crushing). Analytical data based on measurements of 1.2% gels (X-1, X-2, X-3) showed that the average value of the modulus E increased from 4.7 to 14.1 MPa, when the amount of cross-linking agent increased from 2 to 12 % (calculated as the ratio between crosslinking agent and monosaccharide units).

Пример 16Example 16

Хитозан (4 г, степень N-деацетилирования 55%) суспендировали в 350 мл дистиллированной воды, и добавляли 2 М HCl (водн.) до растворения хитозана. pH доводили до 7,0 добавлением по каплям 1 М NaOH (водн.). Объем доводили до 400 мл дистиллированной водой. Два разных объема 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-диона (60 (образец 1) и 185 мкл (образец 2) 12% (об./об.) раствор в этаноле) добавляли по каплям в два разных мерных стакана, содержащих 50 мл раствора хитозана. Смеси интенсивно перемешивали в течение 5 минут при комнатной температуре и затем 8 мл переносили в пластиковые шприцы (10 мл). Шприцы герметически закрывали и помещали в термостат (40°С) на 72 ч. Затем образовавшиеся гели переносили в новый шприц (5 мл шприцы), выдавливая их через силиконовую трубку (d=3 мм). Шприцы хранили при 4°С перед измерением. Для реологических исследований применяли прибор Bohlin Gemini VOR, используя для измерительной ячейки геометрию с конусом и пластинкой диаметром 40 мм и углом конуса 4 градуса. Все измерения выполняли при 25°С.Chitosan (4 g, 55% N-deacetylation) was suspended in 350 ml of distilled water, and 2 M HCl (aq) was added until the chitosan was dissolved. The pH was adjusted to 7.0 by dropwise adding 1 M NaOH (aq). The volume was adjusted to 400 ml with distilled water. Two different volumes of 3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (60 (sample 1) and 185 μl (sample 2) 12% (v / v) solution in ethanol) were added dropwise to two different measuring cups containing 50 ml of chitosan solution. The mixture was vigorously stirred for 5 minutes at room temperature and then 8 ml was transferred into plastic syringes (10 ml). The syringes were hermetically closed and placed in a thermostat (40 ° C) for 72 hours. Then, the formed gels were transferred into a new syringe (5 ml syringes), squeezing them through a silicone tube (d = 3 mm). Syringes were stored at 4 ° C before measurement. For rheological studies, the Bohlin Gemini VOR instrument was used, using a geometry with a cone and plate with a diameter of 40 mm and a cone angle of 4 degrees for the measuring cell. All measurements were performed at 25 ° C.

Хранение и коэффициенты потерь G' и G'' исследовали в экспериментах с пульсирующим сдвигом. Реологические параметры отражали вязкоупругие свойства твердого тела и жидкости соответственно.Storage and loss factors G 'and G' 'were investigated in pulsating shear experiments. The rheological parameters reflected the viscoelastic properties of a solid and a liquid, respectively.

Оба гелевых образца показали свойства вязкоупругого пластичного твердого вещества в измерении диапазона напряжений с G'>G'', то есть эластичный компонент больше, чем жидкостная составляющая. В пределах стабильного линейного участка G' (1 Гц) составлял приблизительно 450 Па с углом сдвига фаз приблизительно 1° для образца 1. Для образца 2 соответствующие данные представляли собой G' приблизительно 900 Па и угол сдвига фаз 1°.Both gel samples showed the properties of a viscoelastic plastic solid in measuring the stress range with G '> G' ', i.e. the elastic component is larger than the liquid component. Within a stable linear region, G '(1 Hz) was approximately 450 Pa with a phase angle of approximately 1 ° for sample 1. For sample 2, the corresponding data was G' of approximately 900 Pa and a phase angle of 1 °.

Второй тип осцилляционных измерений, выполненных на тех же самых препаратах, представляли собой качания частоты для постоянной деформации 0,5. Были сделаны следующие наблюдения: гель образца 2 имеет более высокую прочность геля с увеличенным модулем упругости G', чем гель образца 1, и оба образца показывают кажущуюся частоту независимого модуля упругости в изучаемом интервале 0,1-20 Гц.The second type of oscillation measurements performed on the same preparations were frequency swings for a constant strain of 0.5. The following observations were made: the gel of sample 2 has a higher gel strength with an increased elastic modulus G 'than the gel of sample 1, and both samples show the apparent frequency of the independent elastic modulus in the studied range of 0.1-20 Hz.

Можно выполнить воспроизводимые измерения вязкоупругих свойств на раздробленных вариантах гелевых образцов. Два гелевых образца демонстрируют по существу одинаковые вязкоупругие свойства в раздробленном состоянии. Гелевый образец 2 имеет большую прочность геля по сравнению с образцом 1.It is possible to perform reproducible measurements of viscoelastic properties on fragmented versions of gel samples. Two gel samples exhibit substantially the same viscoelastic properties in a fragmented state. The gel sample 2 has a greater gel strength compared to sample 1.

Пример 17Example 17

Хитозан (1 г, степень N-деацетилирования 55%) суспендировали в 80 мл дистиллированной воды, и добавляли 2 М HCl (водн.) вплоть до растворения хитозана. pH доводили до 6,8, добавляя по каплям 1 М NaOH (водн.). Объем доводили до 100 мл дистиллированной водой. PEGl 600 (2,5 г, 40% растворенный в воде) и 3,4-диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион (183 мкл 1% (об./об.) раствора в этаноле) добавляли по каплям при перемешивании к 7,5 г раствора хитозана. Раствор помещали в термостат при 40°С на 3 суток с получением прозрачного вязкоупругого геля.Chitosan (1 g, 55% N-deacetylation degree) was suspended in 80 ml of distilled water, and 2 M HCl (aq) was added until the chitosan was dissolved. The pH was adjusted to 6.8 by dropwise adding 1 M NaOH (aq). The volume was adjusted to 100 ml with distilled water. PEGl 600 (2.5 g, 40% dissolved in water) and a 3,4-diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (183 μl of a 1% (v / v) solution in ethanol) were added dropwise at stirring to 7.5 g of chitosan solution. The solution was placed in a thermostat at 40 ° C for 3 days to obtain a transparent viscoelastic gel.

Пример 18Example 18

Хитозан (1,5 г, степень N-деацетилирования 55%) суспендировали в 80 мл дистиллированной воды и добавляли 2 М HCl (водн.) вплоть до растворения хитозана. pH доводили до 6,5, добавляя по каплям 1 М NaOH (водн.). Объем доводили до 100 мл дистиллированной водой. Метагин (0,2 г) и пропагин (0,03 г), растворенные в 23 г воды, добавляли к 67 г раствора хитозана и перемешивали в течение 18 ч при комнатной температуре. 3,4-Диэтокси-3-циклобутен-1,2-дион (24,6 мкл 11%(об./об.) раствор в этаноле) добавляли по каплям к указанному выше раствору. Раствор помещали в термостат, как описано в Примере 17.Chitosan (1.5 g, 55% N-deacetylation) was suspended in 80 ml of distilled water and 2 M HCl (aq) was added until the chitosan was dissolved. The pH was adjusted to 6.5 by dropwise adding 1 M NaOH (aq). The volume was adjusted to 100 ml with distilled water. Metagin (0.2 g) and propagin (0.03 g) dissolved in 23 g of water were added to 67 g of chitosan solution and stirred for 18 hours at room temperature. 3,4-Diethoxy-3-cyclobutene-1,2-dione (24.6 μl of an 11% (v / v) solution in ethanol) was added dropwise to the above solution. The solution was placed in a thermostat, as described in Example 17.

Claims (12)

1. Сшиваемая хитозановая композиция, содержащая хитозан со степенью деацетилирования 30-75%, где хитозан деацетилирован случайным образом, и сшивающий агент, где молярное отношение сшивающего агента к хитозану составляет 0,2:1 или менее в пересчете на число функциональных групп в сшивающем агенте и число деацетилированных аминогрупп в хитозане.1. A crosslinkable chitosan composition containing chitosan with a degree of deacetylation of 30-75%, where chitosan is deacetylated randomly, and a crosslinking agent, where the molar ratio of crosslinking agent to chitosan is 0.2: 1 or less, calculated on the number of functional groups in the crosslinking agent and the number of deacetylated amino groups in chitosan. 2. Сшиваемая хитозановая композиция по п.1, где хитозан имеет степень деацетилирования 35-55%.2. A crosslinkable chitosan composition according to claim 1, wherein the chitosan has a deacetylation degree of 35-55%. 3. Сшиваемая хитозановая композиция по п.1, где хитозан перед сшиванием имеет среднюю молекулярную массу 10-500 кДа.3. The crosslinkable chitosan composition according to claim 1, wherein the chitosan prior to crosslinking has an average molecular weight of 10-500 kDa. 4. Сшиваемая хитозановая композиция по п.1, где сшивающий агент является бифункциональным.4. A crosslinkable chitosan composition according to claim 1, wherein the crosslinking agent is bifunctional. 5. Сшиваемая хитозановая композиция по любому из пп.1-4, где сшивающий агент имеет функциональные группы, выбранные из сложных эфиров, акцепторов Михаэля, эпоксидов и их комбинаций.5. A crosslinkable chitosan composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the crosslinking agent has functional groups selected from esters, Michael acceptors, epoxides, and combinations thereof. 6. Способ получения хитозанового гидрогеля, включающий получение сшиваемой хитозановой композиции по любому из пп.1-5 в водном растворе, сшивание композиции и выделение полученного хитозанового гидрогеля.6. A method of producing a chitosan hydrogel, comprising obtaining a crosslinkable chitosan composition according to any one of claims 1 to 5 in an aqueous solution, crosslinking the composition and isolating the obtained chitosan hydrogel. 7. Способ по п.6, где сшивание выполняют при рН 6-10.7. The method according to claim 6, where the crosslinking is performed at a pH of 6-10. 8. Хитозановый гидрогель, получаемый способом по п.6 или 7.8. Chitosan hydrogel obtained by the method according to claim 6 or 7. 9. Хитозановый гидрогель по п.8 в форме дробленого геля.9. The chitosan hydrogel of claim 8 in the form of a crushed gel. 10. Хитозановый гидрогель по п.8 или 9 для применения в качестве вакцины, в доставке лекарственных средств, в наращивании тканей, в качестве каркаса клеточных культур, для инкапсулирования жизнеспособных клеток, в устройствах для заживления ран, в ортопедии, в качестве биоматериала, для лечения недержания мочи или везикоуретерального рефлюкса, в вискохирургии, в обеспечении живыми клетками организма хозяина, в качестве косметического средства, в качестве придающего объем агента, в качестве загустителя, в качестве добавки в пищевой промышленности, в качестве клея, в качестве смазывающих веществ или в качестве вспомогательной жидкости при сверлении.10. The chitosan hydrogel of claim 8 or 9 for use as a vaccine, in drug delivery, in tissue extension, as a scaffold of cell cultures, for encapsulating viable cells, in wound healing devices, in orthopedics, as biomaterial, treatment of urinary incontinence or vesicourethral reflux, in viscosurgery, in the provision of living cells to the host body, as a cosmetic, as a volume-giving agent, as a thickener, as an additive in the food industry as an adhesive, as a lubricant, or as an auxiliary fluid for drilling. 11. Фармацевтическая композиция для доставки активного агента, содержащая хитозановый гидрогель по п.8 или 9 и фармацевтически активный ингредиент.11. A pharmaceutical composition for delivering an active agent comprising a chitosan hydrogel according to claim 8 or 9 and a pharmaceutically active ingredient. 12. Иммунологический агент, содержащий хитозановый гидрогель по п.8 или 9 в качестве адъюванта и антиген, где антиген возможно ковалентно связан с хитозаном. 12. An immunological agent containing a chitosan hydrogel according to claim 8 or 9 as an adjuvant and an antigen, where the antigen is possibly covalently linked to chitosan.
RU2010117016/13A 2007-10-30 2008-10-30 Chitosan composition RU2482133C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US98362307P 2007-10-30 2007-10-30
US60/983,623 2007-10-30
PCT/EP2008/064737 WO2009056602A1 (en) 2007-10-30 2008-10-30 Chitosan composition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010117016A RU2010117016A (en) 2011-12-10
RU2482133C2 true RU2482133C2 (en) 2013-05-20

Family

ID=40427543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010117016/13A RU2482133C2 (en) 2007-10-30 2008-10-30 Chitosan composition

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8703924B2 (en)
EP (1) EP2209813A1 (en)
JP (1) JP5725862B2 (en)
KR (1) KR101545506B1 (en)
CN (1) CN101903408B (en)
AU (1) AU2008320877B2 (en)
BR (1) BRPI0817895A2 (en)
CA (1) CA2704162C (en)
MX (1) MX2010004836A (en)
NZ (1) NZ584996A (en)
RU (1) RU2482133C2 (en)
WO (1) WO2009056602A1 (en)
ZA (1) ZA201003041B (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2583886C2 (en) * 2014-02-28 2016-05-10 Пётр Евгеньевич Игнатов Multipotent vaccine for prevention and treatment of primarily invasive and infectious diseases, method of use
RU2682336C2 (en) * 2013-05-30 2019-03-19 Медтрейд Продактс Лимитед Degradable haemostat composition
RU2682717C2 (en) * 2013-05-30 2019-03-21 Медтрейд Продактс Лимитед Degradable haemostat composition
RU2707973C1 (en) * 2019-02-15 2019-12-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Hydrogel material based on a chitosan-containing salt and a method for production thereof

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8398638B2 (en) 2004-08-30 2013-03-19 Spineovations, Inc. Method of treating spinal internal disk derangement
US20100004700A1 (en) * 2008-03-05 2010-01-07 Neville Alleyne Method of treating tissue with a suspenson of tricalcium hydroxyapatite microspheres
US8469961B2 (en) * 2008-03-05 2013-06-25 Neville Alleyne Methods and compositions for minimally invasive capsular augmentation of canine coxofemoral joints
US9234100B2 (en) * 2009-02-20 2016-01-12 Uniboard Canada Inc. Chitosan-based adhesives and uses thereof
WO2010107794A2 (en) * 2009-03-16 2010-09-23 University Of Memphis Research Foundation Compositions and methods for delivering an agent to a wound
CN104307036A (en) 2009-10-06 2015-01-28 明尼苏达大学董事会 Embolic material in form of microspheres and forming method thereof, and embolic suspension
US9309435B2 (en) 2010-03-29 2016-04-12 The Clorox Company Precursor polyelectrolyte complexes compositions comprising oxidants
US9474269B2 (en) * 2010-03-29 2016-10-25 The Clorox Company Aqueous compositions comprising associative polyelectrolyte complexes (PEC)
US20110236582A1 (en) 2010-03-29 2011-09-29 Scheuing David R Polyelectrolyte Complexes
MX2012012776A (en) * 2010-05-04 2013-04-19 Viscogel Ab Chitosan composition.
FR2975706B1 (en) * 2011-05-26 2017-07-21 Ifremer (Institut Francais De Rech Pour L'exploitation De La Mer) EXTRACTION OF CHITINS IN ONE STEP BY ENZYMATIC HYDROLYSIS IN ACID
GB201116050D0 (en) 2011-09-16 2011-11-02 Ntnu Technology Transfer As Ionic gel
WO2013046057A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Sofradim Production Multilayer implants for delivery of therapeutic agents
US20130096082A1 (en) * 2011-10-11 2013-04-18 Baxter Healthcare S.A. Hemostatic compositions
WO2014015347A1 (en) 2012-07-20 2014-01-23 Aegis Women's Health Technologies Compositions and methods for preventing infectious diseases in females
MY190866A (en) * 2012-10-29 2022-05-13 Univ Arkansas Novel mucosal adjuvants and delivery systems
RU2526183C1 (en) * 2013-02-28 2014-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственный центр "Фармзащита" Федерального медико-биологического агентства (ФГУП НПЦ "Фармзащита" ФМБА России) Haemostatic anti-burn wound-healing composition
CN105142399B (en) 2013-03-14 2018-06-12 金珂生物医疗公司 Bio-compatible and biological absorbable derivative chitosan composite
WO2014142915A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 University Of Memphis Research Foundation Methods for producing a biodegradable chitosan composition and uses thereof
EP3006047B1 (en) * 2013-06-06 2019-08-07 Toppan Printing Co., Ltd. Needle body
GB201316082D0 (en) 2013-09-09 2013-10-23 Viscogel Ab Chitosan composition
US9192692B2 (en) 2013-10-24 2015-11-24 Medtronic Xomed, Inc. Chitosan stenting paste
US9192574B2 (en) 2013-10-24 2015-11-24 Medtronic Xomed, Inc. Chitosan paste wound dressing
EP2886644A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-24 Kallistem Process for implementing in vitro spermatogenesis and associated device
US10172975B2 (en) 2013-12-24 2019-01-08 Greenever Gel-forming agent comprising sulfa agent and chitosan agent and having powdered dosage form
FR3016882A1 (en) 2014-01-30 2015-07-31 Sofradim Production PROCESS FOR THE PREPARATION OF HIGH-DEGREE ACETYLATION CHITOSAN
AR099900A1 (en) * 2014-04-01 2016-08-24 Merz Pharma Gmbh & Co Kgaa FILLINGS FOR SOFT FABRICS WITH POLYSACARIDS WITH IMPROVED PERSISTENCE, KIT, PROCEDURE, USE
US8975220B1 (en) 2014-08-11 2015-03-10 The Clorox Company Hypohalite compositions comprising a cationic polymer
KR102024447B1 (en) 2015-01-16 2019-11-14 스파인오베이션즈, 인크. Medical kit comprising an agent and an agent for treating a spinal disc
US10126298B2 (en) 2015-05-04 2018-11-13 Arman Nabatian Hydrogels containing embedded substrates for targeted binding of molecules
FR3038318B1 (en) * 2015-07-02 2017-08-04 Univ De Lille 1 Sciences Et Technologies PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CHITOSAN-BASED HYDROGEL AND NEGATIVELY LOADED POLYELECTROLYTES AND POROUS ALVEOLAR MATERIALS FROM SAID HYDROGEL
US10182979B2 (en) 2016-03-22 2019-01-22 Regents Of The University Of Minnesota Biodegradable microspheres
CN109689106B (en) * 2016-04-26 2023-01-24 微而广治疗有限公司 Compositions and methods for treating shrimp viral infections
CN105754566B (en) * 2016-05-06 2018-09-21 西南石油大学 A kind of polysaccharide polymer water shutoff gel
IT201600070911A1 (en) * 2016-07-07 2018-01-07 Univ Degli Studi Di Torino Composition comprising chitosan for use in the prevention and / or treatment of incontinence and / or impotence in a subject subjected to prostatectomy
US10836872B2 (en) 2016-08-11 2020-11-17 The Catholic University Of Korea Industry-Academy Cooperation Visible light-curable water-soluble chitosan derivative, chitosan hydrogel, and preparation method therefor
CN107376032A (en) * 2017-08-16 2017-11-24 复旦大学 A kind of vesicoureteric reflux injection treatment filler and preparation method thereof
EP3733755A1 (en) 2019-04-30 2020-11-04 Universita Degli Studi di Trieste Homogeneous hydrogels from chitosan oligosaccharide derivatives and applications thereof
CN111187607B (en) * 2019-07-15 2022-07-01 浙江工业大学 Temperature response type hydrogel temporary plugging diversion fracturing fluid and preparation method and application thereof
KR102503193B1 (en) * 2019-11-04 2023-02-23 주식회사 엔도비전 Hydrogel comprising Mushroom-derived Chitosan or derivatives thereof and Manufacturing Method thereof
EP3944864A1 (en) * 2020-07-31 2022-02-02 Theranosticentre S.r.l. Polymers and hydrogels for application with neutron intra-operative radiation therapy
CN112300437A (en) * 2020-11-17 2021-02-02 齐鲁工业大学 Preparation method of orange peel pectin-based porous water-absorbing edible gel
CA3141366A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-09 Mcmaster University Polymer system for ophthalmic drug delivery
CN113046164B (en) * 2021-03-30 2022-05-17 扬州工业职业技术学院 Environment-responsive water-based lubricant and preparation method thereof
CN114437152B (en) * 2021-12-31 2024-03-26 蚌埠市华东生物科技有限公司 Decoloring and impurity removing method for stevioside aqueous extract
CN115491105A (en) * 2022-09-30 2022-12-20 武汉材料保护研究所有限公司 Chitosan-gallic acid synergistically modified water-based rusty paint and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5863554A (en) * 1987-05-22 1999-01-26 Danbiosyst Uk Limited Enhanced uptake drug delivery system
US5977330A (en) * 1992-03-27 1999-11-02 Ciba Specialty Chemicals Corporation Crosslinked N-substituted chitosan derivatives
US20030129730A1 (en) * 2001-11-15 2003-07-10 Abdellatif Chenite Composition and method to homogeneously modify or cross-link chitosan under neutral conditions

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6176504A (en) * 1984-09-21 1986-04-19 Fuji Boseki Kk Production of porous granular chitosan
JPS6397633A (en) * 1986-10-13 1988-04-28 Fuji Boseki Kk Novel chitosan particle
JP2514824B2 (en) * 1987-10-15 1996-07-10 日本ピー・エム・シー株式会社 Method for producing water-soluble thermosetting chitosan
JPH02180903A (en) * 1988-12-29 1990-07-13 Nippon Oil & Fats Co Ltd Crosslinked chitosan
US5599916A (en) * 1994-12-22 1997-02-04 Kimberly-Clark Corporation Chitosan salts having improved absorbent properties and process for the preparation thereof
JP3030755B2 (en) * 1995-02-03 2000-04-10 富士紡績株式会社 Method for producing enzyme-immobilizing carrier
JPH09165404A (en) * 1995-12-15 1997-06-24 Nippon Paper Ind Co Ltd Chitosan molding with its surface being n-thiocarbamoylated and its production
DE19604706A1 (en) * 1996-02-09 1997-08-14 Merck Patent Gmbh Crosslinking products of biopolymers containing amino groups
US6806260B1 (en) * 1998-11-10 2004-10-19 Netech, Inc. Functional chitosan derivative
CN1128167C (en) * 2001-04-26 2003-11-19 南京大学 Nanometer microball of chitosan-polyacrylic acid composite and its producing method and use
JP4310967B2 (en) * 2002-03-26 2009-08-12 凸版印刷株式会社 Method for producing polysaccharide complex
JP2004131622A (en) * 2002-10-11 2004-04-30 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd Aqueous solution of chitosan, method for producing the same and method for coating article
JP3924612B2 (en) * 2002-10-11 2007-06-06 独立行政法人農業生物資源研究所 Complex of silk protein and chitosan and method for producing the same
GB0329907D0 (en) * 2003-12-23 2004-01-28 Innomed Ltd Compositions
CN1330386C (en) * 2005-12-07 2007-08-08 浙江大学 Method for preparing injectable chitosan hydrogen for tissue engineering
ES2331620T3 (en) * 2005-12-23 2010-01-11 Laboratoire Medidom S.A. COMPOSITION OF THERMOSTABLE NEUTRALIZED QUITOSAN THAT FORM A HYDROGEL, LIOFILIZED, AND PROCEDURES FOR ITS PRODUCTION.
CN100496619C (en) * 2007-01-11 2009-06-10 南京零一新材料工程研究中心 Biological-degradable chitosan porous hemostasis material and its preparing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5863554A (en) * 1987-05-22 1999-01-26 Danbiosyst Uk Limited Enhanced uptake drug delivery system
US5977330A (en) * 1992-03-27 1999-11-02 Ciba Specialty Chemicals Corporation Crosslinked N-substituted chitosan derivatives
US20030129730A1 (en) * 2001-11-15 2003-07-10 Abdellatif Chenite Composition and method to homogeneously modify or cross-link chitosan under neutral conditions

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2682336C2 (en) * 2013-05-30 2019-03-19 Медтрейд Продактс Лимитед Degradable haemostat composition
RU2682717C2 (en) * 2013-05-30 2019-03-21 Медтрейд Продактс Лимитед Degradable haemostat composition
RU2583886C2 (en) * 2014-02-28 2016-05-10 Пётр Евгеньевич Игнатов Multipotent vaccine for prevention and treatment of primarily invasive and infectious diseases, method of use
RU2707973C1 (en) * 2019-02-15 2019-12-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Hydrogel material based on a chitosan-containing salt and a method for production thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100083836A (en) 2010-07-22
US8703924B2 (en) 2014-04-22
BRPI0817895A2 (en) 2015-03-31
WO2009056602A1 (en) 2009-05-07
NZ584996A (en) 2012-07-27
CA2704162A1 (en) 2009-05-07
AU2008320877B2 (en) 2013-03-14
ZA201003041B (en) 2011-07-27
JP2011500955A (en) 2011-01-06
US20100316715A1 (en) 2010-12-16
RU2010117016A (en) 2011-12-10
MX2010004836A (en) 2010-10-20
EP2209813A1 (en) 2010-07-28
KR101545506B1 (en) 2015-08-19
AU2008320877A1 (en) 2009-05-07
CA2704162C (en) 2016-04-12
CN101903408A (en) 2010-12-01
CN101903408B (en) 2013-08-14
JP5725862B2 (en) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2482133C2 (en) Chitosan composition
US11065365B2 (en) Preparation and/or formulation of proteins cross-linked with polysaccharides
RU2596496C2 (en) Glucan containing compositions
EP1891941A1 (en) Aqueous gels comprising microspheres
KR20140059238A (en) Injectable filler
JP2008133474A (en) Crosslinked polysaccharide composition
WO2001060868A1 (en) Single phase gels for the prevention of adhesions
WO2006021644A1 (en) Water-soluble crosslinked hyaluronic acid, a method for the preparation thereof, implant containing said crosslinked hyaluronic acid and the use thereof
US20140256695A1 (en) Injectable filler
Moscovici et al. Bacterial polysaccharides versatile medical uses
US10857176B2 (en) Composition comprising polyglucosamine-glyoxylate solutions mixed with hyaluronan
US20170103184A1 (en) Injectable filler
Nagpal et al. Pharmaceutical Applications of Gellan Gum
Buckley et al. Hyaluronic Acid: A Review of the Drug Delivery Capabilities of This Naturally Occurring Polysaccharide. Polymers 2022, 14, 3442
LANKAPALLI et al. APPLICATIONS OF BIODEGRADABLE NATURAL POLYMERS AS DRUG DELIVERY SYSTEMS: A REVIEW

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171031